Betonul este unul dintre cele mai utilizate materiale din lume, cu 30 de miliarde de tone produse anual. Acesta este esențial pentru construcții datorită costului redus, rezistenței și versatilității sale. Totuși, fabricarea betonului este responsabilă pentru peste 7% din emisiile globale de CO₂, în principal din cauza producției de ciment. De asemenea, extracția materiilor prime necesare, precum nisip, pietriș și calcar, contribuie la pierderea habitatelor, eroziunea solului și poluare.

Pentru a face industria construcțiilor mai sustenabilă, este necesară reducerea emisiilor de carbon, optimizarea consumului de resurse și utilizarea unor tehnologii mai eficiente. În 2023, la summitul ONU pentru climă din Dubai, s-a lansat Inițiativa pentru ciment și beton sustenabil, cu scopul de a reduce emisiile generate de producerea cimentului cu 20% până în 2030.

Soluții pentru beton sustenabil

1. Îmbunătățirea cuptoarelor de producție a cimentului

Cimentul se obține prin încălzirea unui amestec de calcar și argilă la temperaturi de până la 1.500°C, proces care consumă multă energie și eliberează CO₂. Majoritatea cuptoarelor funcționează pe bază de combustibili fosili și au o izolație termică slabă.

O soluție este înlocuirea cuptoarelor verticale cu cele rotative, care pot produce de 60 de ori mai mult ciment și au o eficiență energetică cu 20-50% mai mare. De asemenea, cuptoarele electrice, utilizarea hidrogenului și a energiei regenerabile, precum și tehnologiile de captare a carbonului, pot reduce semnificativ impactul asupra mediului.

2. Reducerea cantității de clincher

Clincherul este componenta principală a cimentului, iar producția sa este extrem de poluantă. O soluție este înlocuirea parțială a clincherului cu deșeuri industriale precum cenușa volantă din termocentrale, zgura din industria siderurgică și pulberile reciclate din sticlă, cărămidă și beton.

Un exemplu inovator este cimentul LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), unde 50% din clincher este înlocuit cu argilă și calcar, reducând emisiile de CO₂ cu 40%. Tehnologia este deja utilizată de companii precum Holcim și Heidelberg Materials.

3. Utilizarea unei cantități mai mici de ciment în beton

Betonul convențional conține aproximativ 30% pastă de ciment, iar reducerea acestui procent este o altă metodă de a limita emisiile de carbon. Cercetările sugerează că se poate reduce la 18-20% fără a afecta performanța betonului.

Un proiect ambițios, Ultra-Green Concrete, susținut de Fundația Națională pentru Știință din Elveția, vizează reducerea pastei de ciment la doar 13%, prin utilizarea unor structuri dense de particule și aditivi moderni.

4. Optimizarea utilizării betonului în construcții

O altă strategie este reducerea consumului de beton prin:

• Extinderea duratei de viață a structurilor, pentru a evita construcțiile noi prea frecvente.
• Optimizarea designului clădirilor, utilizând tipărirea 3D pentru a diminua risipa de materiale.
• Încorporarea materialelor reciclate în beton, cum ar fi agregatele obținute din beton demolat.
• Utilizarea materialelor alternative, precum polimeri armat cu fibre sau oțel reciclat, pentru a reduce necesitatea betonului convențional.

5. Sechestrarea CO₂ în beton

Betonul poate fi proiectat să absoarbă și să stocheze CO₂ în timpul producției, întăririi și reciclării sale. Studiile arată că mineralizarea CO₂ în materialele de construcție ar putea reduce cu până la 15% emisiile provenite din fabricarea cimentului și, teoretic, chiar cu 60%.

Totuși, tehnologiile actuale sunt costisitoare. De exemplu, fabricarea blocurilor de beton carbonatat este cu 35% mai scumpă decât a celor convenționale, ceea ce limitează implementarea pe scară largă.

Transformarea betonului într-un material sustenabil este posibilă printr-o combinație de tehnologii avansate, utilizarea materialelor alternative și optimizarea proceselor de construcție. Cu investiții în cercetare și dezvoltare, precum și prin adoptarea unor reglementări moderne, industria construcțiilor poate atinge obiectivul de emisii net zero și utilizarea 100% a materialelor reciclate.

Sursa: Nature, articol de J. Xiao et al.