یک محقق ایرانی در دانشگاه تمپل آمریکا موفق به توسعه نوعی بتن جاذب دی‌اکسید کربن شده است که می‌تواند اثرات زیست‌محیطی ساخت‌وساز را به طور چشمگیری کاهش دهد.
به گزارش تکناک، بتن، ستون فقرات زیرساخت‌های مدرن جهان به حساب می‌آید و در هر چیزی از جاده‌ها گرفته تا آسمان‌خراش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما تولید این ماده پرمصرف، هزینه زیست‌محیطی قابل توجهی دارد. بخش عمده این مشکل به سیمان، ماده اصلی تشکیل‌دهنده بتن بازمی‌گردد، که به تنهایی عامل ۸ درصد از کل انتشار گاز دی‌اکسیدکربن در جهان است. به گفته کارشناسان، اگر صنعت سیمان را یک کشور در نظر بگیریم، از نظر میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای، پس از چین، ایالات متحده و هند در جایگاه چهارم قرار می‌گیرد.
در این میان، دکتر مهدی خان‌زاده، استادیار مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه تمپل، در مطالعه‌ای جدید راهکاری نوین برای مقابله با این چالش ارائه داده است. او در پژوهش خود به معرفی جایگزینی به نام «بتن کربنات‌پذیر» پرداخته است، که می‌تواند در هنگام فرایند عمل‌آوری، گاز دی‌اکسیدکربن را جذب کند و از این طریق، اثرات زیست‌محیطی ساخت‌وساز را به صورت چشمگیری کاهش دهد.
خان‌زاده در این‌باره گفت:
«در حال حاضر بتن کربنات‌پذیر تنها در بلوک‌های بتنی موسوم به CMU استفاده می‌شود، که بخش کوچکی از صنعت ساخت‌وساز را تشکیل می‌دهد. اما اگر بتوانیم محدودیت‌های این نوع بتن را با روش پیشنهادشده برطرف کنیم، می‌توانیم زمینه را برای استفاده گسترده‌تر آن در کل صنعت فراهم آوریم.»
فهرست مطالب
حل چالش استحکام با روش عمل‌آوری نوین
یکی از چالش‌های اساسی بتن کربنات‌پذیر، ضعف در استحکام و دوام آن بوده است. این نوع بتن اغلب در قطعات کوچک، غیر باربر و سبک‌وزن مانند بلوک‌های بنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرفی، روش‌های تولید سنتی باعث می‌شوند میزان نفوذ گاز CO2 به عمق ماده محدود شود و این مسئله در نهایت به کاهش مقاومت بتن می‌انجامد.
اما پژوهش جدید دکتر خان‌زاده با معرفی روشی نوین به نام «عمل‌آوری داخلی-خارجی با دی‌اکسیدکربن» موفق شده است این مشکل را تا حد زیادی برطرف کند. این روش باعث افزایش چشمگیر عمق نفوذ CO2 در بتن می‌شود و در نتیجه، محصول نهایی از استحکام و دوام بیشتری برخوردار خواهد بود.
وی بیان کرد: «امیدوار هستیم با این فرایند بتوانیم کاربرد بتن کربنات‌پذیر را از محدودیت فعلی آن در بلوک‌ها و سنگ‌فرش‌ها، به سازه‌های بزرگ‌مقیاس مانند تیرها و ستون‌ها گسترش دهیم.»
نتایج اولیه نشان می‌دهند که بتن تولیدشده با این روش، بین ۸۰ تا ۱۰۰ درصد عملکرد بهتری از نظر مکانیکی و دوام نسبت به نمونه‌های فعلی دارد. این موفقیت می‌تواند راه را برای استفاده از بتن کربنات‌پذیر در پروژه‌های ساخت‌وساز بزرگ باز کند.
تولید بتن جاذب دی‌اکسید کربن در مقیاس صنعتی
خان‌زاده از سال ۲۰۲۱ روی این پروژه تحقیقاتی کار می‌کند. او ابتدا آزمایش‌های خود را در مقیاس کوچک و با استفاده از محلول‌ها، خمیرها و ملات‌ها آغاز کرد و سپس به مرحله تولید بتن کامل رسید. در هر مرحله، آزمایش‌های دقیق و گسترده‌ای برای ارزیابی عملکرد بتن انجام شد.
اکنون تمرکز اصلی او بر تولید این نوع بتن در مقیاس بزرگ‌تر و بررسی عوامل عملیاتی مانند: تأمین مواد اولیه، هزینه تولید و پایداری زیست‌محیطی قرار دارد.
او اعلام کرد: «همیشه این سؤال را از خود می‌پرسم که حتی اگر این روش موفقیت‌آمیز باشد، آیا می‌توان آن را در دنیای واقعی اجرا کرد؟ آیا این ماده قابلیت تولید در مقیاس صنعتی را دارد؟ چون ماده‌ای مثل بتن بسیار پرمصرف است و باید همه‌جا در دسترس باشد.»
پژوهش دکتر مهدی خان‌زاده می‌تواند گامی مهم در جهت ساخت‌وساز پایدار و کاهش اثرات زیست‌محیطی صنعت ساختمان باشد؛ صنعتی که به نوآوری‌های این‌چنینی بیش از هر زمان دیگری نیاز دارد.
