Испанские исследователи обнаружили, что цементный камень может связывать 15% углекислого газа от собственного веса

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Глобального энергетического исследовательского института (Global Energy Research Institute) опубликовала в журнале Nature Energy результаты исследования: обычный портландцементный камень в контролируемых условиях может связывать углекислый газ в количестве, эквивалентном 15% его собственного веса. Исследование возглавил Мэтью Хайнс (Matthew Hines).

Мировая цементная промышленность ежегодно производит около 4 миллиардов тонн углекислого газа, что делает её крупнейшим единичным источником промышленных выбросов углерода. Бетон — самый массовый искусственный материал на Земле, традиционно использующий цемент в качестве вяжущего компонента; на цементную промышленность приходится около 8% глобальных антропогенных выбросов CO₂.

Исследовательская группа поместила обычный портландцементный камень в контролируемые лабораторные условия с концентрацией CO₂ 20%, относительной влажностью 60% и температурой 30°C на 30 дней. Результаты показали, что цементный камень может связывать углекислый газ в количестве, эквивалентном 15% его собственного веса.

Анализ механизма связывания показал, что CO₂ способен проникать в слои градиента плотности и вызывать реакцию карбонизации внутри материала. В процессе непрерывной карбонизации новообразованные минералы карбоната кальция осаждаются во внутренних порах, что подтверждает пути диффузии CO₂. Исследование также подтвердило ключевые микроструктурные характеристики, контролирующие пути диффузии CO₂, а именно ключевые каналы, регулирующие поглощение влаги и реакцию карбонизации.

Что касается механических свойств, характеристики образцов оставались стабильными: прочность на изгиб снизилась в среднем на 12%, а прочность на сжатие — в среднем на 10% за 35-дневный период выдерживания. Исследователи полагают, что такая потеря прочности является приемлемым компромиссом.

В условиях текущих климатических целей глубокая декарбонизация цементного производства остаётся крайне сложной задачей. Исследовательская группа считает, что использование связывающей способности цемента может стать одним из путей к снижению чистых выбросов углерода в строительстве. В дальнейшем предстоит количественно оценить множество дополнительных факторов, таких как долгосрочное влияние времени и карбонизации на прочность в реальных условиях окружающей среды; данное исследование проанализировало лишь их часть.