Японские ученые и команда американских исследователей, на базе Управления инфраструктурой Вайоминга (WIA), ведут совместные исследования. Их цель изучить возможность по улавливанию углекислого газа из выбросов угольных электростанций для дальнейшего производства строительных материалов.
Один из таких материалов — это бетон, полученный путем переработки углерода.
WIA заключила меморандум о взаимопонимании (MOU) с японским угольным энергетическим центром (JCOAL), GreenOre Clean Tech LLC и Колумбийским университетом. Новый исследовательский проект размещается в Wyoming Integrated Test Center. Он будет финансироваться JCOAL при дополнительной поддержке партнеров проекта.
GreenOre Clean Tech, использующая технологию утилизации углерода и переработки углерода по лицензии Колумбийского университета, намерена проводить испытания в ITC в Джиллетте, штат Вайоминг. ЦМТ предоставляет ученым и исследователям лабораторию для тестирования технологий управления выбросами углерода с использованием выбросов действующей угольной электростанции.
Известен факт, что в производстве отдельных деталей самолетов, автомобилей и катеров используется углеродное волокно толщиной 5-10 мкм, что в несколько раз тоньше человеческого волоса. Характеристики данного материала натолкнули ученых на мысль заменить им металлическую арматуру в бетоне. Изначально остро стоял вопрос о главном риске — высокой стоимости материала, потому что углеродистое волокно удовольствие не из дешевых.
Само волокно получается в результате многократного нагрева полиакрилонитрильных или вискозных волокон в разных средах до стадии обугливания. Итогом этого процесса становится волокно, состоящее из чистого углерода.
Прочность материала превышает тот же показатель стали в 4 раза.
Сама углеткань, которая получается в результате многократных манипуляций с углеволокном, обладает уникальной решетчатой структурой. При создании стройматериала «решетка» покрывается специальным песчаным веществом, которое обеспечивает надежное скрепление с бетонной смесью, либо формируются выступающие ребра.
Технология набора слоев представляет собой чередование слоев бетона и углеволокнистого текстиля до тех пор, пока конструкция не достигнет нужной толщины. Второй способ производства подразумевает использование опалубки, в которую помещают нужное количество углеволокна и заливают бетоном.
Обе технологии распространены примерно одинаково. Каждая из них позволяет создать строительный элемент любой формы и любого размера.
Углебетон — аналог железобетона, обладающий более оптимальными свойствами для применения в строительстве.
Так, достоинства материала:
- легкость;
- долговечность;
- устойчивость к ржавчине и образованию трещин;
- экономия бетонной смеси;
- прочность.
Легкость очевидна: железная структура тяжелее углеродной. Это свойство облегчает транспортировку материала и процесс ввода постройки в эксплуатацию.
Второе и третье достоинства вытекают одно из другого. Со временем железо может пострадать от ржавчины. Каким бы качественным ни был материал, если в его составе есть железная арматура, в микротрещины в малом количестве будет попадать воздух и капельки воды. Углебетон не подвержен изменениям под воздействием этих факторов, на нем не образуются трещинки, следовательно, он прослужит дольше. По словам специалистов, если материал изготовлен с соблюдением технологии, постройка из него способна прослужить 55-60 лет.
Для производства текстильного углеродистого материала требуется соединить несколько тысяч, а то и сотен тысяч нитей. Благодаря этому достигается уникальная прочность. Для сравнения: чтобы разорвать углепластиковый стержень толщиной 5 миллиметров, понадобится 2500 кг. С таким же чугунным стержнем расправятся 150 кг.
Само углеродистое волокно обладает небольшой плотностью, а специализированное покрытие, которое требуется для схватывания с бетоном, в разы тоньше защитного слоя в железобетоне.
Пожалуй, единственный недостаток материала — высокая стоимость. Однако, если на одну чашу весов поместить цену углебетона, а на другую его качественные характеристики, то вторая однозначно перевесит. К примеру, сэкономив на материале, придется через некоторое время тратиться на ремонт и реконструкцию, тогда как постройки из бетона с углеволокном долгое время будут сохранять первоначальный вид. В итоге цена стройматериала полностью оправдывает качество.
