Cement, powszechnie stosowany materiał budowlany, okazuje się mieć nieoczywistą adekwatność: w trakcie eksploatacji budynków i infrastruktury „oddycha” i wiąże miliony ton dwutlenku węgla z atmosfery. Zespół badawczy z amerykańskiego MIT Concrete Sustainability Hub po raz pierwszy oszacował ten proces – tzw. pochłanianie węgla – na skalę krajową.
Jak cement pochłania CO2?
Proces pochłaniania dwutlenku węgla przez cement polega na tym, iż CO2 przenika przez mikropory betonu lub zaprawy, reaguje z wapniem zawartym w cemencie i zostaje trwale związany w postaci węglanu wapnia (czyli skały wapiennej). Choć chemia tego zjawiska jest dobrze znana, dotychczas brakowało wiarygodnych, szerokich szacunków skali tego procesu.
Nowatorska metoda badawcza MIT
Badacze z MIT opracowali setki archetypów – typowych projektów budynków i elementów infrastruktury – które reprezentują różne konstrukcje w USA i Meksyku. Modele te pozwoliły na ocenę, jak gwałtownie i w jakiej ilości CO2 jest pochłaniany w zależności od rodzaju cementu, geometrii elementu oraz warunków klimatycznych.
Wyniki pokazały, iż cement w amerykańskich budynkach i infrastrukturze pochłania rocznie ponad 6,5 mln ton CO2, co odpowiada około 13% emisji procesowych (czyli tych powstających podczas produkcji cementu) w USA. W Meksyku, gdzie częściej stosuje się porowate zaprawy i słabsze betony, roczne pochłanianie sięga 5 mln ton, mimo iż zużycie cementu jest tam o połowę mniejsze niż w USA.
Kluczowe czynniki wpływające na pochłanianie CO2
Badania wykazały, iż najważniejszymi czynnikami decydującymi o skali pochłaniania są:
- Trend budowlany – tempo powstawania nowych obiektów i ich udział w całkowitym zasobie budowlanym danego kraju.
- Stosunek zaprawy do betonu – porowate zaprawy pochłaniają CO2 znacznie szybciej niż gęsty beton.
W krajach, gdzie dominuje stosowanie zapraw i słabszych betonów (jak Meksyk), udział pochłaniania CO2 w stosunku do emisji procesowych jest wyższy.
Praktyczne wnioski i możliwości zwiększenia pochłaniania
Zdaniem autorów raportu, istnieje realna szansa na zwiększenie zdolności pochłaniania CO2 przez cement, np. poprzez zwiększenie powierzchni narażonej na kontakt z powietrzem (np. rezygnując z malowania lub stosując konstrukcje o większym stosunku powierzchni do objętości). Ważne jest jednak zachowanie ostrożności przy elementach zbrojonych stalą, gdzie nadmierne pochłanianie może przyspieszyć korozję.
„Pojawia się realna szansa na doprecyzowanie sposobu uwzględniania pochłaniania węgla przez cement w krajowych inwentaryzacjach emisji.” – Hessam AzariJafari
Wyniki badań mogą wpłynąć na aktualizację wytycznych międzynarodowych, takich jak te opracowywane przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC), i poprawić dokładność raportowania emisji sektora budowlanego.
Znaczenie dla dekarbonizacji budownictwa
Nowe podejście MIT pozwala nie tylko lepiej zrozumieć rzeczywisty wpływ cementu na środowisko, ale także może być zastosowane w innych krajach, łącząc lokalne dane o zasobach budowlanych i produkcji cementu. To istotny krok w kierunku optymalizacji projektowania konstrukcji i zwiększania ich roli jako długoterminowych magazynów CO2.
Źródło: MIT News
