Korallzátonyok ihlette új módszer szén-dioxid csapdázására

A CO₂ a levegőben sűrűsödik. A klímaváltozás jedeneként közeledik. Emelkedő tengerek, erős viharok, kárt okozó élőlények és égő erdők jellemzik a változást. A hagyományos eljárás a CO₂-t föld alá zárja vagy folyékony anyaggá formálja. Ezek a módszerek működnek, de sok költséggel járnak. Most egy új megoldás jelenik meg, mely a korallzátonyok építkezését másolja. A CO₂ ebből az anyagból erős, lángálló építési blokkokat ad.

Korallzátonyok inspirálta kutatás

A kutatók a korallok szoros szóösszetételét másolják. A korallok a levegőből szívják be a CO₂-t, majd azt szilárd formába rendezik. A tudósok 3D nyomtatással és elektrokémiai eszközökkel ismétlik meg ezt a folyamatot. Az eredmény egy ásvány-polimer keverék, mely erőt és lángtűrést ad.

A biomineralizáció folyamata

A korallok az óceánban élnek, ahol az erős áramlatok, a ragadozók és a kopás mind fenyegetnek. Ők a biomineralizáció útján maradnak építhetőek. A korallok a fotoszintézis révén szívják be a CO₂-t. A CO₂ a tenger vizéből származó kalciumionokkal keveredik. Így a kalcium-karbonát ásvány gyorsan kialakul. Ez az ásvány összekapcsolódik és egy erős vázzá áll össze, amit a mérnökök nagyon értékelnek.

3D nyomtatás és elektrokémia

A kutatók először polimert nyomtatnak, mely a természetes korall szerkezetét másolja. A nyomtatott alkatrészt vékonyan vezetékkel vonják be. Ezután az elemeket egy elektrokémiai áramkörbe helyezik. A vázt kalcium-klorid oldatba merítik, majd CO₂-nek teszik ki. Az elektromos áram gyors reakciókat vált ki. A CO₂ bunkárként alakul át bikarbonátra. A bikarbonát a kalciumionokkal egyesül, így kalcium-karbonát képződik. Az ásvány belelép a vázzal tömöríti a porózus felületet. Így a kompozit anyag erőssé válik, ahogy a korall a természetben.

Tűzálló és önjavító anyag

A keletkezett anyag környezetbarát és erős. A kísérletek kimutatták, hogy a keverék jól bírja a nyíróerőket. A szerkezet könnyen módosítható. Mérnökök tervezik a pontos formát az építési munkákhoz és az infrastruktúrához. Ha repedés jelentkezik, egy egyszerű elektromos áram új kémiai reakciót indít el. Ez a reakció összekapcsolja a törött részeket. A kompozit így visszakapja eredeti erejét. A nyomtatott polimer nem ellenáll a lángnak, de a későbbi ásványi bevonat megvédi. Laborban kiderült, hogy a keverék több mint 30 perc láng ellen áll, anélkül hogy a szerkezet megsérülne.

Szén-semleges megoldás az építőipar számára

Más anyagok előállításakor a CO₂ a levegőbe jut. Ezzel a kompozit anyag a CO₂-t veszi el. Az életciklus vizsgálatok azt mutatják, hogy a folyamat több CO₂-t von ki, mint amennyit kelt. Ilyen módon az anyag negatív szénlábnyomú lesz. Minden épület, mely ebből készül, segít a levegő tisztításában. Wang professzor mondta: "Az építőipar felel a globális CO₂-kibocsátás körülbelül 11%-áért. Az új módszer alapot teremt a szén-negatív épületek építéséhez." Ez az eljárás nagy eséllyel csökkenti a városok, az utak és az építmények környezeti terheit.

Összegzés

A kutatók most a technológia gyakorlati hasznosításán dolgoznak. Céljuk egy kedvező árú és könnyen növelhető anyag megteremtése. A módszer a CO₂ csapdázást közvetlenül a gyártási folyamatba építi. Így a költségek sokkal kisebbek maradhatnak a jelenlegi eljárásokhoz képest. A jövő épületei és infrastruktúrái hamarosan ezt az anyagot fogják használni. Ez a megközelítés segít csökkenteni a globális CO₂-kibocsátást, miközben erős és biztonságos épületeket hoz létre.