Инженеры из Индии разработали бетон, который превосходит обычный по прочности и одновременно поглощает углекислый газ из окружающего воздуха. Результаты работы опубликованы в журнале Carbon Research. Исследователи считают, что добавление природных материалов может расширить назначение бетона и превратить его не только в строительный, но и в средство улавливания CO2.
Проект подготовили специалисты Инженерного колледжа Мепко Шленка под руководством Сринивасана Ревати. Они стремились создать более экологичный строительный материал на фоне роста концентрации углекислого газа, связанного в том числе с использованием ископаемого топлива и производством цемента. В состав смеси включили цеолит — пористый минерал, а также бамбуковый биоуголь, богатый углеродом.
Оба компонента отличаются развитой системой пор и большой удельной поверхностью, благодаря чему способны удерживать молекулы газа. Учёные проверили несколько вариантов бетона марки M35, применяемого в инфраструктуре с умеренной транспортной нагрузкой. Цеолитом заменяли мелкий заполнитель в количестве 25% и 50%, а доля бамбукового биоугля вместо цемента составляла 0,5%, 1% или 1,5%.
Образцы испытали на прочность при сжатии, раскалывании и растяжении, водопоглощение и сопротивление удару. Лучшие результаты показал состав с 50% цеолита и 1% бамбукового биоугля, получивший обозначение ZB5. Его прочность при сжатии достигла 38,49 МПа, что на 7,48% выше показателя обычного бетона, а прочность при раскалывании и растяжении составила 4,39 МПа — на 15% больше стандартного значения.
Исследователи связывают усиление материала с сочетанием алюмосиликатной структуры цеолита и твёрдости бамбукового биоугля. Вместе эти компоненты, по их оценке, формируют более плотную и долговечную цементную матрицу. В камере карбонизации состав ZB5 поглощал 1,2 грамма CO2 в сутки, а за семь дней газ проникал в бетон на глубину 15 миллиметров.
«Наша работа демонстрирует подход с двойной пользой. Мы не просто создаём более прочный бетон, а превращаем распространённый строительный материал в активный инструмент восстановления окружающей среды. Благодаря добавлению цеолита и бамбукового биоугля можно возводить конструкции, которые не только сохраняют прочность, но и очищают воздух от избытка углекислого газа, открывая путь к действительно устойчивой инфраструктуре в районах с высокими выбросами, таких как городские дороги и промышленные зоны», — заявила Сринивасан Ревати, автор для переписки из кафедры гражданского строительства, в комментарии для ScienceDaily. Учёные рассматривают возможное применение такого бетона в дорожных покрытиях, ограждениях автомагистралей и канализационных трубопроводах, однако пока называют работу подтверждением концепции. Перед практическим внедрением предстоят длительные испытания, включая проверку сохранения прочности и способности поглощать CO2, а также изучение других видов биоугля, разных марок бетона и раствора и предварительно замоченного биоугля.