Setelah semen karbon-netral Seratech memenangkan Penghargaan Obel 2022, Dezeen telah mengumpulkan enam cara di mana para peneliti bekerja untuk mendekarbonisasi beton – satu-satunya bahan bangunan paling berpolusi di dunia.
Saat ini, bahan utama semen beton bertanggung jawab atas sekitar delapan persen emisi global, melampaui semua bahan lain kecuali minyak, gas, dan batu bara.
Tetapi ketika dunia – dan Asosiasi Semen dan Beton Global (GCCA) – berlomba untuk mencapai emisi nol bersih pada tahun 2050 untuk menghindari dampak terburuk dari perubahan iklim, semakin banyak inovasi material yang muncul untuk mengatasi jejak karbon beton.
Sebagian besar, ini berfokus pada menemukan pengganti rendah karbon untuk semen, memanfaatkan segala sesuatu mulai dari batu kapur yang tumbuh alga hingga olivin – mineral berlimpah yang dapat menyerap massanya sendiri dalam karbon dioksida.
Tetapi tidak satu pun dari alternatif ini saat ini tersedia pada skala yang diperlukan untuk mencapai emisi nol bersih pada pertengahan abad, menurut profesor teknik Universitas Cambridge Julian Allwood.
“Meskipun banyak sekali inovasi dalam semen yang dipublikasikan, tidak ada pengganti dengan semua karakteristik kinerja dan skala yang sama seperti semen Portland,” kata Allwood dalam pidatonya di Built Environment Summit.
Untuk membantu membeli waktu industri konstruksi untuk meningkatkan alternatif yang layak, peneliti lain sedang mencari pemotongan jejak karbon yang terkandung dari bangunan dengan mengembangkan teknik konstruksi yang cerdas untuk mengurangi jumlah beton yang dibutuhkan dalam konstruksi mereka.
Di bawah ini, kami telah mengumpulkan enam proyek paling inovatif di kedua pendekatan:
Seratech oleh Sam Draper dan Barney Shanks
Perusahaan rintisan di London, Seratech, telah mengembangkan cara untuk menciptakan beton karbon-netral, yang melibatkan penggantian hingga 40 persen kandungan semennya dengan jenis silika yang dibuat dari emisi industri yang ditangkap dan mineral olivin penyerap karbon.
Semua emisi yang terkait dengan sisa semen diimbangi oleh CO2 yang diserap oleh silika, klaim perusahaan, yang akan membuat material secara keseluruhan netral karbon.
Pengganti semen berbiaya rendah dan mudah dalam skala, kata Seratech, karena dapat diintegrasikan dengan mulus ke dalam proses produksi yang ada dan karena olivin adalah bahan yang melimpah – tidak seperti pengganti semen lainnya seperti ground granulated blast-furnace slag (GGBS).
Cari tahu lebih banyak tentang Seratech
Batu Kapur Biogenik dengan Bahan Minus
Mengambil pendekatan yang lebih eksperimental, para peneliti dari University of Colorado di Boulder telah menemukan cara untuk membuat semen menggunakan batu kapur yang ditanam oleh alga melalui fotosintesis, daripada batu kapur yang ditambang dari bumi.
Ketika “batu kapur biogenik” ini dibakar untuk membuat semen, ia hanya akan mengeluarkan karbon sebanyak mikroalga turun dari atmosfer selama pertumbuhannya, yang menurut para peneliti membuat prosesnya menjadi netral karbon.
Jika batu kapur yang digiling, yang biasanya ditambahkan ke campuran semen sebagai pengisi, juga diganti dengan alternatif yang ditumbuhkan ganggang, bahan tersebut bahkan bisa menjadi karbon negatif, karena karbon yang tersimpan dalam agregat akan diasingkan dan bukannya dibakar.
Didukung oleh hibah $ 3,2 juta (£ 2,7 juta) dari Departemen Energi AS, para peneliti sekarang bekerja untuk meningkatkan kemampuan manufaktur mereka, sambil menurunkan harga bahan dengan juga menggunakan mikroalga coccolithophores untuk membuat barang-barang yang lebih mahal seperti kosmetik. , biofuel dan makanan.
Cari tahu lebih lanjut tentang Batu Kapur Biogenik
Lantai berkubah beton oleh ACORN
Sebagai bagian dari proyek ACORN, para peneliti dari Universitas Bath, Cambridge dan Dundee telah mengembangkan sistem lantai berkubah cangkang tipis, yang dapat digunakan untuk menggantikan pelat lantai padat tradisional sambil menggunakan 75 persen lebih sedikit beton untuk memikul beban yang sama.
Hal ini menghasilkan sekitar 60 persen pengurangan emisi karbon untuk proyek demo skala penuh pertama tim, yang dibangun di dalam Departemen Teknik Sipil Universitas Cambridge.
“Karena beton adalah bahan yang paling banyak dikonsumsi di dunia setelah air […] cara termudah untuk konstruksi untuk memulai perjalanannya ke nol adalah dengan menggunakan lebih sedikit beton,” kata peneliti utama ACORN Paul Shepherd dari Departemen Arsitektur dan Teknik Sipil Bath.
Dibuat menggunakan sistem manufaktur otomatis dan robot enam sumbu, lantai juga berfungsi sepenuhnya tanpa bala bantuan, sehingga menghilangkan kebutuhan akan tulangan baja dengan emisi tinggi.
Cari tahu lebih lanjut tentang lantai berkubah beton
Karbiker oleh Universitas McGill
Carbicrete yang berbasis di Montreal adalah salah satu dari sejumlah perusahaan yang memanfaatkan limbah terak dari industri baja untuk sepenuhnya menghilangkan kebutuhan semen dalam proses produksi beton.
Alih-alih air yang digunakan dalam produksi beton tradisional, pengganti semen ini kemudian diawetkan dengan CO2 yang ditangkap dari cerobong asap pabrik, yang diasingkan dalam bahan untuk membuatnya menjadi netral karbon.
Namun, proses ini sejauh ini hanya dapat digunakan untuk membuat panel pracetak dan unit pasangan bata beton. Dan karena terbatasnya jumlah terak baja yang diproduksi setiap tahun – sekitar 250 juta ton dibandingkan dengan empat miliar ton semen – Karbikrit hanya dapat digunakan untuk memenuhi sebagian kecil dari permintaan.
Cari tahu lebih banyak tentang Carbicrete
Batu Laut oleh Newtab-22
Dalam skala yang lebih kecil, studio desain London Newtab-22 telah mengembangkan bahan seperti beton yang dibuat menggunakan limbah kulit kerang dari industri makanan, yang digiling dan dikombinasikan dengan campuran pengikat alami seperti agar-agar yang masih dalam proses paten.
Disebut Sea Stone, bahan yang dihasilkan terlihat sangat mirip dengan beton asli karena cangkang tiram dan kerang yang dikandungnya terbuat dari kalsium karbonat, atau dikenal sebagai batu kapur – bahan utama dalam semen.
Tetapi karena bahannya tidak dibakar, ia tidak memiliki kekuatan dan daya tahan beton asli dan terbatas pada aplikasi non-struktural, termasuk permukaan seperti meja dan ubin serta alas dan vas.
Cari tahu lebih banyak tentang Batu Laut
FoamWork oleh ETH Zurich
Teknik lain untuk menggunakan lebih sedikit beton berasal dari para peneliti di ETH Zurich, yang telah mengembangkan sistem elemen bekisting cetak 3D. Terbuat dari busa mineral yang dapat didaur ulang, ini dapat ditempatkan di dalam cetakan yang digunakan untuk membuat panel beton pracetak, menciptakan pola sel berongga di seluruh pelat.
Bekisting menciptakan geometri internal, yang dioptimalkan untuk memperkuat panel di sepanjang garis tegangan utamanya dan memberikan kekuatan yang diperlukan untuk membuat segala sesuatu mulai dari dinding hingga seluruh atap, sekaligus secara drastis mengurangi jumlah beton yang dibutuhkan dalam prosesnya.
Ini menciptakan panel yang lebih ringan dan menggunakan bahan 70 persen lebih sedikit. Dan setelah pengawetan, busa mineral dapat dibiarkan di tempatnya untuk memberikan insulasi atau didaur ulang tanpa henti untuk membuat elemen bekisting baru, yang menurut ETH Zurich membuat proses tersebut berpotensi nol limbah.