Stavební materiály budoucnosti: CarbiCrete je požehnaný beton. Řeší odpady i emise

Na zodpovězení otázky, jak asi bude vypadat buducnost stavitelství, si budeme muset ještě chvilku počkat. Ale vzhledem k tomu, že je dnes tak silně v trendu ono řešení udržitelnosti, ta léta příští jsou nyní malována jako éra bez betonu a oceli. Protože tyto materiály jsou považovány za neekologické. Minimálně tedy z hlediska s nimi spojeného výdeje energie a emisí.

Montrealská společnost CarbiCrete rovněž sází na udržitelnost, ale ve svém popisu slibných stavebních materiálů jde v proti proudu. Budoucnost jistojistě vidí v betonu. A vlastně taky v oceli. Přitom si nikterak neprotiřečí. Jak to? Navrhla, připravila a vyrábí dnes beton, který problém a emisemi nekomplikuje, ale řeší. Přitom jako příjemný bonus ještě zužitkovává i odpad z oceláren a šetří vodu.

Jejich produkt, beton CarbiCrete, totiž v sobě zachycuje více uhlíku, než kolik ho ze sebe kdy uvolní. A uzamyká ho ve své hmotě prakticky navždy.

Beton je obecně fascinující stavební materiál. Ale nedá se popřít, že se s jeho vznikem pojí skutečně vydatná porce emisního znečištění. Přesněji, je odpovědný přibližně za osm procent globálních antropogenních emisí CO₂. A ještě o něco přesněji, za tuhle díru do světa nemůže za to ani tak sám beton, jako účinná složka v něm obsažená. Cement.

Cement se totiž průmyslově vypaluje z vápence (uhličitanu vápenatého), při teplotě okolo 1480° Celsia. To aby se získal oxid vápenatý. Zádrhel je v tom, že jednak je dosažení této teploty energeticky náročné – samo o sobě je zdrojem emisí, protože se při něm využívá fosilních paliv – a další emise oxidu uhličitého se přitom procesně uvolňují z vypalovaného vápence, který má v CO₂ vázáno skoro 40 procent své hmotnosti.

Můžeme si to představit tak, že cementu je sice v konvenční betonové směsi jen asi 12 procent, ale podílí se na víc než 50 procentech emisí výsledného produktu, betonu. Kvůli téhle výrobní emisní zátěži tak za každou vyrobenou betonovou tvárnicí „stojí“ váha přibližně dvou kilogramů oxidu uhličitého.

Když vezmete v úvahu, kolik toho betonu se spotřebuje – je to okolo 30 miliard tun ročně - je vám ta celková děsivá uhlíková bilance – za kterou převážně může jen cement hned jasnější. Takže abychom zachránili planetu, přestaneme raději stavět z betonu?

Nu, a v montrealském studiu CarbiCrete, založeném v roce 2016, si řekli, že nikoliv.

Že beton je opravdu velmi praktické, odolné a funkční stavivo. Že jediné, co je zapotřebí udělat, je vymyslet beton trochu jinak. Třeba tak, aby v receptuře jeho výroby nefiguroval cement. A proč taky k čertu zůstávat na půl cesty, proč místo betonu, který je zdrojem emisí nepřijít s betonem, který ty emise snižuje. Jednoduché, ne?

Samozřejmě, že se něco takového snáz řekne, než udělá. CabriCrete k tomu skutečně přistoupili s velkým zápalem. Rozhodli se, že v konkurenci nízkouhlíkových a bez-uhlíkových (s nulovými emisemi) alternativ betonu přijdou s něčím opravdu novým. Respektive s betonem, který má negativní, záporné emise. Uhlík do sebe tedy zabudovává a drží. Jak?

Klíčovou součástí jejich procesu výroby je minerální karbonizace. Při ní využívají jednak uhlík odsátý z průmyslových závodů, a jako substrát pak odpadní strusku z oceláren.

Vezmeme to postupně. U betonu na bázi cementu je prvním krokem smíchání cementu s kamenivem a vodou. U betonu CarbiCrete je cement nahrazen drcenou ocelovou struskou, která se mísí s ostatními materiály pomocí standardního zařízení. Směs se poté nalije do běžného stroje na výrobu tvárnic, kde se vytvoří bloky tvárnic.

Tady už ale začíná chybět oxid vápenatý. Při tradiční výrobě betonu se cement vytvrzuje vodou, čímž vápník reaguje s CO₂ v okolním vzduchu a mění se zpět na zpevněný uhličitan vápenatý. Takže aby beton v této ne-cementové podobě vytvrdl, musí se umístit do specializované absorpční komory, do které se vstřikuje CO₂.

Chvála minerální karbonizaci

Tuhle část, takzvané vytvrzování, si v CarbiCrete nechali patentovat. Oxid uhličitý při ní reaguje s ocelovou struskou v čerstvém betonu. Během procesu karbonace je CO₂ trvale zachycován a přeměňován na stabilní uhličitany vápenaté, které vyplňují dutiny matrice, a vytvářejí velmi hustou strukturu. Tím dodávají betonu pevnost. Vzpomínáte si ještě, jak za každou konvenční betonovou tvárnicí stojí dva kilogramy emisí? Tady to jsou tři kilogramy. A nestojí „za procesem výroby“, ale jsou vázány uvnitř materiálu.

Během čtyřiadvaceti hodin dosáhne beton plné pevnosti. Takže to jde i bez cementu, a zužitkovává se přitom oxid uhličitý, který by jinak z průmyslových závodů unikal do atmosféry. A taky se zhodnocuje odpad z oceláren.

A jak si tento materiál stojí svými vlastnostmi? V porovnání s „cementovými“ betonovými tvárnicemi vykazuje CarbiCrete stejné nebo lepší mechanické vlastnosti a trvanlivost. Má podobnou nasákavost, ale vyšší pevnost v tlaku (až o 30 procent). A taky mnohem lepší odolnost proti mrazu/rozmrazování.

Nejen za to teď sklízí montrealští chválu. Pro udržitelnost je zásadní, že si jimi vyrobených tvárnic je zabudován oxid uhličitý, který je tam pevně navázán, sekvestrován. Zkrátka, vyloučen z oběhu a napojení na atmosféru.

„Výsledkem jsou negativní, záporné emise,“ uvádí generální ředitel společnosti, Chris Stern. „Při výrobě každé tvárnice odstraňujeme CO₂ ze systému. Když se to rozběhne naplno, můžeme ročně dostat něco mezi 100-300 miliony tun oxidu uhličitého z atmosféry.“

Montrealský závod je nyní schopen vyrábět 25 000 takových tvárnic denně. A už dokázali výrobní postup modifikovat natolik, že zvládnou i komplikovanější zdicí systémy i prefabrikované panely a překlady. CarbiCrete přitom nemá ambice ovládnout světový trh s betonovými produkty, do světa chce expandovat skrze zpoplatnění výrobní licence. O kterou se poperou všichni výrobci betonu a betonových stavebních materiálů, kteří chtějí vyrábět produkt se zápornými emisemi.

Teoretickou funkční nevýhodou CarbiCrete je to, že je „závislá“ na ocelové strusce a lapaných emisích oxidu uhličitého. Ale tenhle skromný neduh má snadné řešení. Při zapojení odsávacích jednotek (jednotky pro přímé zachycování vzduchu) není zase tak těžké jímat oxid uhličitý, vznikající v ocelárenských závodech (a tím snižovat jejich uhlíkovou bilanci). A při výrobě bez-cementového betonu pak využívat jejich strusku (čímž se ocelárny zbaví odpadu). CarbiCrete řeší své i cizí emise, své i cizí odpady.

Navázání CarbiCrete na ocelárenský průmysl tak garantuje udržitelnou budoucnost oběma segmentům. Drobný háček je v tom, že ocelárenské strusky se zatím ročně produkuje kolem 250 000 milionů tun, zatímco cementu je zapotřebí okolo 4 miliard tun. CarbiCrete tedy dokáže funkčně zastoupit (zatím) okolo 10-20 % produkce betonárek. Ale jestli se navýší produkce oceláren, strop možností je ve hvězdách.

Takže ona budoucnost udržitelného stavitelství nemusí být jen o domech z hlíny, bambusu a konopí. Klidně to může být o oceli a betonu, které pomáhají zlepšovat uhlíkovou bilanci celému světu.

Zdroj: CarbiCrete.com, Inverse.com, Dezeen.com