ผลการศึกษาใหม่ระบุว่า การเปลี่ยนส่วนผสมหลักของคอนกรีตเพียงส่วนผสมเดียวด้วยหินภูเขาไฟสามารถลดการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตวัสดุได้เกือบสองในสาม
คอนกรีตทำให้เรามีวิหารแพนธีออนในกรุงโรม โรงอุปรากรซิดนีย์ เขื่อนฮูเวอร์ และเสาหินก้อนใหญ่จำนวนนับไม่ถ้วน หินเทียมปกคลุมเมืองและถนนของเรา ครอบคลุมฟาร์มกังหันลมและแผงโซลาร์เซลล์ และจะถูกหลั่งไหลเข้ามามากมายในโครงการโครงสร้างพื้นฐานที่ได้รับการสนับสนุนจากการลงทุนเพื่อการฟื้นฟู COVID ในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ
ที่ต้องแลกมาด้วยความพยายามอย่างมากในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เนื่องจาก ปูนซีเมนต์ซึ่งเป็นองค์ประกอบยึดเหนี่ยวที่ผสมกับทราย กรวด และน้ำเพื่อทำคอนกรีต จัดอยู่ในกลุ่มผู้มีส่วนสนับสนุนอุตสาหกรรมรายใหญ่ที่สุดที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน
Tiziana Vanorio รองศาสตราจารย์ด้านธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าวว่า "คอนกรีตเป็นที่แพร่หลายเพราะเป็นวัสดุก่อสร้างที่มีราคาจับต้องได้มากที่สุดชนิดหนึ่ง จัดการได้ง่าย และสามารถหล่อขึ้นรูปได้ทุกรูปแบบ
แต่การผลิตปูนซีเมนต์ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 8% ต่อปีที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของมนุษย์ และคาดว่าความต้องการจะเพิ่มขึ้นในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า เนื่องจากการขยายตัวของเมืองและการพัฒนาเศรษฐกิจเป็นตัวขับเคลื่อนการก่อสร้างอาคารและโครงสร้างพื้นฐานใหม่
"ถ้าเราจะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนให้อยู่ในระดับที่จำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง เราต้องเปลี่ยนวิธีการผลิตซีเมนต์" Vanorio กล่าว
แนวปะการัง เปลือกกุ้งล็อบสเตอร์ และตั๊กแตนตำข้าว
CO .ของคอนกรีต2 ปัญหาเริ่มต้นด้วยหินปูน ซึ่งเป็นหินที่ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นหลัก ในการทำปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์—ส่วนผสมหลักที่เป็นแป้งเปียกในคอนกรีตสมัยใหม่—หินปูนจะถูกขุด บด และอบด้วยความร้อนสูงด้วยดินเหนียวและวัสดุอื่นๆ จำนวนเล็กน้อยในเตาเผาขนาดยักษ์ การสร้างความร้อนนี้มักจะเกี่ยวข้องกับการเผาถ่านหินหรือเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ ซึ่งคิดเป็นมากกว่าหนึ่งในสามของการปล่อยคาร์บอนที่เกี่ยวข้องกับคอนกรีต
ความร้อนทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีซึ่งทำให้เกิดก้อนสีเทาขนาดเท่าหินอ่อนที่เรียกว่า ปูนเม็ดแล้วบดเป็นผงละเอียดที่เรารู้จักว่าเป็นซีเมนต์ ปฏิกิริยาดังกล่าวยังปล่อยคาร์บอนที่อาจถูกขังอยู่ในหินปูนเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี ขั้นตอนนี้มีส่วนสนับสนุน CO . ที่เหลือส่วนใหญ่2 การปล่อยมลพิษจากการผลิตคอนกรีต
Vanorio และเพื่อนร่วมงานกำลังสร้างต้นแบบซีเมนต์ที่กำจัดCO2- พ่นปฏิกิริยาเคมีด้วยการทำ clinker ด้วย a หินภูเขาไฟ ที่มีส่วนประกอบสำคัญทั้งหมด แต่ไม่มีคาร์บอน
ในฐานะวัสดุก่อสร้างที่ใช้มากที่สุดในโลก คอนกรีตเป็นเป้าหมายของการประดิษฐ์คิดค้นขึ้นมาใหม่มาช้านาน นักวิจัยและบริษัทต่างๆ ได้ค้นพบแรงบันดาลใจสำหรับสูตรอาหารใหม่ๆ ในแนวปะการัง เปลือกกุ้งล็อบสเตอร์ และกระบองที่มีลักษณะเหมือนค้อนของ กั้ง. บางส่วนกำลังเปลี่ยนเศษปูนเม็ดบางส่วนด้วยของเสียจากอุตสาหกรรม เช่น เถ้าลอยจากโรงงานถ่านหิน หรือการฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดักจับเข้าไปในส่วนผสมเพื่อลดผลกระทบต่อสภาพอากาศของคอนกรีต
ประธานาธิบดีโจ ไบเดน เรียกร้องให้ขยายการดักจับคาร์บอนและการใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในการผลิตปูนซีเมนต์ เพื่อช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของสหรัฐลงครึ่งหนึ่งจากระดับปี 2005 ภายในปี 2030
ข้ามหินปูน
Vanorio เสนอให้เลิกใช้หินปูนทั้งหมด และเริ่มต้นด้วยหินที่สามารถขุดได้ในพื้นที่ภูเขาไฟหลายแห่งทั่วโลก “เราสามารถเอาหินก้อนนี้มาบด และจากนั้นให้ความร้อนเพื่อผลิตปูนเม็ดโดยใช้อุปกรณ์และโครงสร้างพื้นฐานแบบเดียวกับที่ใช้ทำปูนเม็ดจากหินปูนในปัจจุบัน” เธอกล่าว
น้ำร้อนที่ผสมกับปูนเม็ดคาร์บอนต่ำนี้ไม่เพียงแต่จะเปลี่ยนเป็นซีเมนต์เท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการเติบโตของโมเลกุลที่พันกันเป็นสายยาวซึ่งดูเหมือนเส้นใยพันกันเมื่อมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ โครงสร้างที่คล้ายกันมีอยู่ในหินที่ประสานตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนใต้พิภพ—สถานที่ที่น้ำร้อนลวกไหลเวียนอยู่ใต้พื้นดิน—และในท่าเรือคอนกรีตของโรมัน ซึ่งรอดชีวิตมาได้ 2,000 ปีจากการถูกน้ำเค็มที่กัดกร่อนและคลื่นกระแทกที่ซึ่งคอนกรีตสมัยใหม่มักจะพังทลายภายในเวลาหลายทศวรรษ
เช่นเดียวกับเหล็กเส้นที่ใช้กันทั่วไปในโครงสร้างคอนกรีตสมัยใหม่เพื่อป้องกันการแตกร้าว เส้นใยแร่ขนาดเล็กเหล่านี้จะต่อสู้กับความเปราะบางตามปกติของวัสดุ
“คอนกรีตไม่ชอบถูกยืดออก หากไม่มีการเสริมแรงใดๆ มันจะแตกหักก่อนที่มันจะโค้งงอภายใต้ความเครียด” Vanorio ผู้เขียนอาวุโสของเอกสารล่าสุดกล่าว โครงสร้างจุลภาค ในคอนกรีตทางทะเลของโรมันและในบทบาทของ ฟิสิกส์ร็อค ในการก้าวไปสู่อนาคตคาร์บอนต่ำ ขณะนี้คอนกรีตส่วนใหญ่เสริมด้วยเหล็กในปริมาณมาก
"ความคิดของเราคือการเสริมกำลังในระดับนาโนโดยการเรียนรู้ว่าโครงสร้างจุลภาคที่มีเส้นใยช่วยเสริมความแข็งแรงของหินได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างไรและสภาพธรรมชาติที่ผลิตได้" เธอกล่าว
บทเรียนในการรักษาและความยืดหยุ่น
กระบวนการที่ Vanorio จินตนาการถึงการเปลี่ยนแปลง หินภูเขาไฟ กลายเป็นคอนกรีตคล้ายกับหินซีเมนต์ในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนใต้พิภพ มักพบบริเวณภูเขาไฟและเหนือขอบเขตแผ่นเปลือกโลกที่ยังคุกรุ่น สภาวะความร้อนใต้พิภพช่วยให้หินทำปฏิกิริยาและรวมตัวกันอีกครั้งที่อุณหภูมิไม่ร้อนเท่ากับเตาอบที่บ้าน โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลายที่ทรงพลัง
เช่นเดียวกับการรักษาผิว รอยแตกและรอยตำหนิในซีเมนต์ชั้นนอกสุดของโลกจะประสานกันเมื่อเวลาผ่านไปผ่านปฏิกิริยาระหว่างแร่ธาตุและน้ำร้อน "ธรรมชาติเป็นแหล่งแรงบันดาลใจที่ดีสำหรับวัสดุที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่เลียนแบบชีวิตทางชีววิทยา" Vanorio กล่าว “เรายังสามารถรับแรงบันดาลใจจากกระบวนการของโลกที่ช่วยให้การรักษาและความเสียหายมีความยืดหยุ่น”
ตั้งแต่อิฐและโลหะหลอม ไปจนถึงแก้วและพลาสติก ผู้คนสร้างวัสดุมาเป็นเวลานานโดยใช้แรงแบบเดียวกันกับที่ขับเคลื่อนวัฏจักรหินของโลก นั่นคือ ความร้อน แรงดัน และน้ำ การศึกษาทางโบราณคดีและแร่วิทยาจำนวนมากระบุว่าชาวโรมันโบราณอาจได้เรียนรู้การใช้เถ้าภูเขาไฟสำหรับสูตรคอนกรีตที่รู้จักกันเร็วที่สุด โดยการเฝ้าดูมันแข็งตัวเมื่อผสมกับน้ำตามธรรมชาติ
"วันนี้เรามีโอกาสที่จะสังเกตการประสานโดยใช้เลนส์ของเทคโนโลยีแห่งศตวรรษที่ 21 และความรู้เกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม" Vanorio กล่าว
Vanorio ร่วมมือกับศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรม Alberto Salleo เพื่อก้าวไปไกลกว่าการเลียนแบบธรณีวิทยาเพื่อจัดการกับกระบวนการเพื่อผลลัพธ์ที่เฉพาะเจาะจงและคุณสมบัติทางกลโดยใช้วิศวกรรมระดับนาโน "เป็นที่ชัดเจนว่าซีเมนต์สามารถออกแบบในระดับนาโนได้และควรศึกษาในระดับนั้นด้วย" Salleo กล่าว
โอบรับข้อบกพร่องของคอนกรีต
คุณสมบัติของซีเมนต์หลายอย่างขึ้นอยู่กับขนาดเล็ก ข้อบกพร่อง และความแข็งแรงของพันธะระหว่างส่วนประกอบต่างๆ Salleo กล่าว เส้นใยเล็กๆ ที่งอกและพันกันระหว่างการประสานของหินที่บดแล้วจะทำหน้าที่เหมือนเชือกที่รัดแน่นซึ่งให้ความแข็งแรง “เราชอบที่จะบอกว่าวัสดุก็เหมือนคน มันเป็นข้อบกพร่องที่ทำให้พวกเขาน่าสนใจ” เขากล่าว
ในปี 2019 ความอยากรู้อยากเห็นอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับคอนกรีตโบราณที่เขาเคยเห็นท่ามกลางซากปรักหักพังเมื่อตอนเป็นเด็กที่เติบโตในกรุงโรม กระตุ้นให้ Salleo เอื้อมมือออกไปที่ Vanorio ซึ่งการเดินทางสู่ฟิสิกส์ของหินเริ่มขึ้นหลังจากประสบกับความเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกในช่วงวัยเด็กของเธอในเนเปิล เมืองท่าที่ใจกลางสมรภูมิที่มีการสร้างคอนกรีตโรมันเป็นครั้งแรก
ตั้งแต่นั้นมา Salleo ก็ได้มาดูงานเกี่ยวกับปูนเม็ดคาร์บอนต่ำที่ได้รับแรงบันดาลใจจากกระบวนการทางธรณีวิทยาซึ่งเหมาะสมกับโครงการของกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับความยั่งยืน เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ต้นทุนต่ำจากวัสดุพลาสติกและอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีสำหรับกักเก็บพลังงาน
"การคิดถึงปูนเม็ดคาร์บอนต่ำเป็นอีกวิธีหนึ่งในการลดปริมาณ CO2 ที่เราส่งออกสู่ชั้นบรรยากาศ" เขากล่าว แต่มันเป็นเพียงจุดเริ่มต้น “โลกเป็นห้องปฏิบัติการขนาดมหึมาที่วัสดุผสมกันที่อุณหภูมิสูงและความดันสูง ใครจะรู้ว่ามีโครงสร้างที่น่าสนใจและมีประโยชน์ในท้ายที่สุดอีกกี่โครงสร้าง”
ที่มา: มหาวิทยาลัย Stanford
หนังสือที่เกี่ยวข้อง
การเบิกถอน: แผนที่ครอบคลุมมากที่สุดที่เคยเสนอเพื่อย้อนกลับภาวะโลกร้อน
โดย Paul Hawken และ Tom Steyer
เมื่อเผชิญกับความกลัวและความไม่แยแสอย่างกว้างขวางกลุ่มนักวิจัยผู้เชี่ยวชาญและนักวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศได้มารวมตัวกันเพื่อเสนอชุดโซลูชั่นที่สมจริงและเป็นตัวหนาสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หนึ่งร้อยเทคนิคและวิธีปฏิบัติมีอธิบายไว้ที่นี่ - บางคนรู้จักกันดี บางอย่างที่คุณอาจไม่เคยได้ยิน พวกเขามีตั้งแต่พลังงานสะอาดไปจนถึงการให้ความรู้แก่เด็กผู้หญิงในประเทศที่มีรายได้ต่ำถึงแนวทางการใช้ที่ดินที่ดึงคาร์บอนออกจากอากาศ การแก้ปัญหาที่มีอยู่เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและชุมชนทั่วโลกกำลังออกกฎหมายเหล่านี้ด้วยทักษะและความมุ่งมั่น วางจำหน่ายใน Amazon
การออกแบบโซลูชั่นภูมิอากาศ: คู่มือนโยบายสำหรับพลังงานคาร์บอนต่ำ
โดย Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
จากผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นกับเราแล้วความจำเป็นในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลกจึงเป็นเรื่องเร่งด่วน เป็นความท้าทายที่น่ากลัว แต่เทคโนโลยีและกลยุทธ์ที่จะตอบสนองมันมีอยู่ในปัจจุบัน นโยบายพลังงานชุดเล็ก ๆ ซึ่งได้รับการออกแบบและดำเนินการอย่างดีสามารถนำเราไปสู่อนาคตคาร์บอนต่ำได้ ระบบพลังงานมีขนาดใหญ่และซับซ้อนดังนั้นนโยบายพลังงานต้องเน้นและคุ้มค่า วิธีการขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคนจะไม่ทำให้งานสำเร็จลุล่วง ผู้กำหนดนโยบายต้องการทรัพยากรที่ชัดเจนและครอบคลุมซึ่งสรุปนโยบายด้านพลังงานที่จะมีผลกระทบมากที่สุดต่อสภาพภูมิอากาศในอนาคตของเราและอธิบายวิธีการออกแบบนโยบายเหล่านี้ให้ดี วางจำหน่ายใน Amazon
นี้ทุกอย่างเปลี่ยนแปลง: ทุนนิยมกับสภาพภูมิอากาศ
โดย Naomi Klein
In นี้ทุกอย่างเปลี่ยนแปลง นาโอมิไคลน์ให้เหตุผลว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไม่ได้เป็นเพียงปัญหาอีกอย่างที่ต้องยื่นระหว่างภาษีและการดูแลสุขภาพ มันเป็นสัญญาณเตือนที่เรียกร้องให้เราแก้ไขระบบเศรษฐกิจที่ทำให้เราล้มเหลวในหลาย ๆ ด้าน ไคลน์อย่างพิถีพิถันสร้างกรณีสำหรับวิธีการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเราอย่างหนาแน่นเป็นโอกาสที่ดีที่สุดของเราในการลดความไม่เท่าเทียมกันที่อ้าปากค้างพร้อมจินตนาการจินตนาการประชาธิปไตยที่แตกสลายของเราและสร้างเศรษฐกิจท้องถิ่นที่น่าเกรงขามของเรา เธอแสดงให้เห็นถึงความสิ้นคิดในเชิงอุดมการณ์ของผู้ปฏิเสธการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศความหลงผิดของศาสนพยากรณ์ที่จะเป็น geoengineers และความพ่ายแพ้อันน่าเศร้าของการริเริ่มสีเขียวที่สำคัญมากเกินไป และเธอแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทำไมตลาดไม่ได้ - และไม่สามารถ - แก้ไขวิกฤติสภาพภูมิอากาศได้ แต่จะทำให้สิ่งต่าง ๆ แย่ลงด้วยวิธีการสกัดที่รุนแรงและเป็นอันตรายต่อระบบนิเวศมากขึ้นพร้อมกับระบบทุนนิยมจากภัยพิบัติอาละวาด วางจำหน่ายใน Amazon
จากสำนักพิมพ์:
การซื้อใน Amazon ไปเพื่อชดใช้ค่าใช้จ่ายในการนำคุณ InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, และ ClimateImpactNews.com ไม่มีค่าใช้จ่ายและไม่มีผู้โฆษณาที่ติดตามพฤติกรรมการท่องเว็บของคุณ แม้ว่าคุณจะคลิกที่ลิงค์ แต่อย่าซื้อผลิตภัณฑ์ที่เลือกเหล่านี้ แต่อย่างอื่นที่คุณซื้อในการเข้าชมครั้งเดียวกันบน Amazon จะจ่ายค่าคอมมิชชั่นให้เราเล็กน้อย ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับคุณดังนั้นโปรดช่วยสนับสนุนด้วย นอกจากนี้คุณยังสามารถ ใช้ลิงค์นี้ ใช้กับ Amazon ได้ตลอดเวลาเพื่อให้คุณสามารถช่วยสนับสนุนความพยายามของเรา
บทความนี้เดิมปรากฏบน พวกคนชั้นหลัง
