سیمان دی اکسید کربن را میبلعد/ تصفیه هوا؟
پرکاربردترین مصالح ساختمانی جهان رازی پنهان دارد. سیمان، همان چسبی که بتُن را به هم پیوند میدهد، بهتدریج و در طول عمر سازهها، میلیونها تُن دیاکسیدکربن (CO₂) را از هوا تنفس و در خود ذخیره میکند. اکنون، پژوهشی نوآورانه از مرکز پایداری بتن دانشگاه اِمآیتی برای نخستینبار این پدیده طبیعی را در مقیاس ملی اندازهگیری و کمّی کرده است.
بر اساس این مطالعه که در نشریه معتبر مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم/ Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده، سیمان بهکار رفته در زیرساختهای ایالات متحده سالانه حدود ۶.۵ میلیون تُن متریک دیاکسیدکربن جذب میکند. این رقم معادل ۱۳ درصد از آلایندگی فرآیندی (دیاکسیدکربن ناشی از واکنش شیمیایی تولید سیمان) در این کشور است. در همسایگی آمریکا، زیرساختهای مکزیک نیز سالانه حدود ۵ میلیون تن کربن جذب میکنند.
چگونه بتن، کربن را جذب میکند؟
این فرآیند که کربناسیون نام دارد، دهههاست که شناخته شده است: دیاکسیدکربن از منافذ ریز وارد بتن میشود، با مواد کلسیمدار سیمان واکنش میدهد و به کربنات کلسیم (سنگ آهک) پایدار تبدیل میگردد. اما تعیین مقیاس واقعی این جذب در سطح ملی، به دلیل تنوع فوقالعاده در نوع سازهها، مصالح، آبوهوا و شرایط محیطی، همواره چالشی بزرگ بوده است.
راهحل هوشمندانه: مدلسازی با «نمونههای استاندارد»
از آنجا که شبیهسازی تکتک سازههای یک کشور غیر ممکن است، گروه پژوهشی به سرپرستی حسام آذری جعفری، روشی خلاقانه بهکار گرفت. آنها صدها آرکتایپ (نمونه استاندارد) از ساختمانها و بخشهای مختلف زیرساخت طراحی کردند. سپس با ترکیب این الگوها با دادههای دقیق اقلیمی و آماری هر منطقه از آمریکا و مکزیک، موفق به محاسبه جذب کربن در مقیاس ملی شدند.
دو کلید اصلی: سرعت ساختوساز و نوع مصالح
تحلیل نتایج دو عامل اصلی را شناسایی کرد:
۱. روند ساختوساز: مناطقی که ساختوساز جدید بیشتری دارند، سیمان تازه و فعالتری برای جذب کربن در اختیار دارند؛
۲. نسبت ملات به بتن: ملات (ماده چسباننده بین آجرها) به دلیل تخلخل بیشتر، تا ده برابر سریعتر از بتن متراکم، کربن جذب میکند.
آذری جعفری توضیح میدهد: در مکزیک شاهد وضعیت جالبی بودیم. این کشور با مصرف نصف سیمان آمریکا، حدود سهچهارم جذب کربن را دارد. دلیلش استفاده بیشتر از ملات و بتنهای با مقاومت پایینتر است که تخلخل بیشتری دارند.
آیندهای با طراحی سازههای «کربنخوار»
جذب کربن در بخشهای سازهای فلزی باید با احتیاط مدیریت شود، اما راههای ایمنی برای افزایش عمدی این پدیده وجود دارد.
راندولف کرچِین، مدیر این تحقیق میگوید: میتوان با طراحی هوشمند، جذب کربن را افزایش داد. مثلاً انتخاب طرحهایی مانند دال وافل (سقفهای شبکهای بتنی) که سطح تماس بیشتری با هوا دارند، یا پرهیز از استفاده بتن متراکمتر از حد نیاز، هم جذب کربن را بالا میبرد و هم در مصرف سیمان صرفهجویی میکند.
تأثیری فراتر از محیطزیست: تحول در حسابداری جهانی کربن
این پژوهش تأکید میکند که زیرساختهای جهانی هماکنون بهعنوان مخازن کربن عمل میکنند. آذری جعفری خاطرنشان میسازد: فرصت بزرگی برای بهروزرسانی استانداردهای گزارشدهی کربن، مانند دستورالعملهای هیئت بیندولتی تغییر اقلیم (IPCC) وجود دارد. محاسبات کنونی ممکن است این جذب گسترده و پیوسته را نادیده بگیرند.
این مدل تحلیلی میتواند الگویی برای دیگر کشورها باشد و راه را برای طراحی نسل آینده سازههایی هموار کند که نه تنها پایدار هستند، بلکه فعالانه به پاکسازی هوا کمک میکنند. به نظر میرسد پاسخ بخشی از چالش تغییر اقلیم، سالهاست که درست زیر پای ما قرار دارد.
