Binaların 3D baskısı: Uçucu kül bazlı CO₂ içermeyen harç
Beton üretimi dünyadaki CO2’nin yaklaşık %8’ine neden oluyor2– Emisyonlar. 3D baskı binaları – en azından teoride – bir gelişme vaat ediyor: Duvarlar ve tavanlar daha fazla yük taşıyacak şekilde tasarlanabileceğinden, daha az malzeme gerektiriyorlar.
Duyuru
Bununla birlikte, bunun tersi bir etki de var: Harcın 3D baskı ile çok hızlı sertleşmesi gerektiğinden, daha yüksek oranda hızlı sertleşen çimentoya ihtiyaç duyuyor – ve bu özellikle iklim için kötü. Sonuç olarak, 3D baskılı beton genellikle geleneksel olanlardan daha fazla sera gazına neden olur.
Münih Uygulamalı Bilimler Üniversitesi’nde yapı malzemeleri ve yapı kimyası profesörü olan Thorsten Stengel, “3D baskıyı eleştirenler şu anda hala haklı” diyor. “Ancak araştırma kesinlikle daha az bağlayıcı madde kullanma yönünde ilerliyor.”
Bunun bir örneği Teksas’ta kurulan Hive3D şirketidir. Ortakları Eco Material ve Green Cement ile bir CO’ya sahiptir.2– 3D baskı için zayıf harç. CO2-Geleneksel harçla karşılaştırıldığında ayak izini yüzde 93 azaltırken daha ucuz ve daha sağlamdır.
Yeni çimento formülü için iklim nötr kalıntılar
Harcın özelliği: Bağlayıcı olarak kireç bazlı “Portland” çimentosu kullanılmaz, bu da özellikle yüksek miktarda CO üretir.2 bırakır, ancak sözde bir “jeopolimer” denilen puzolana. Bu, çoğunlukla silikon bazlı birkaç mineralin bir karışımıdır. Adını Napoli eyaletinin Pozzuoli şehrinden alır. Eski Romalılar bile volkanik küllerden puzolan çıkardılar ve “Opus caementicium” ile karıştırdılar. Bunu yaparken, binlerce yıldır ayakta kalan Pantheon gibi binalar yarattılar.
Bugün bile puzolan, çimento için yaygın olarak kullanılan bir katkı maddesidir. Bununla birlikte, genellikle artık volkanik yataklardan değil, kömürle çalışan enerji santrallerinden çıkan uçucu külden veya çelik fabrikalarından çıkan yüksek fırın cürufundan elde edilmektedir. Ortalama olarak, Avrupa’daki çimentonun yaklaşık yarısı bu tür iklim nötr kalıntılardan oluşmaktadır. Portland çimentosunun daha yüksek yüzdeleri, örneğin 3D baskı gibi özellikle yüksek gereksinimlerde kullanılır.
Duyuru
Bununla birlikte, Portland çimentosu genellikle tamamen değiştirilemez. Thorsten Stengel, “Puzolan tozunu suyla karıştırırsanız, ilk başta hiçbir şey olmuyor” diyor. “Tepki verebilmesi için, örneğin güçlü bir sodalı su şeklinde bir aktivatöre ihtiyacı var.” Portland çimentosunun sağladığı tam olarak budur: Su ile karıştırıldığında yüksek alkali kalsiyum hidroksit (CaOH) açığa çıkarır. Sadece şimdi puzolanik ağdaki mineraller olabilir.
Bununla birlikte, Hive3D ve ortakları artık Portland çimentosu içermeyen tamamen puzolan bazlı bir 3D baskı harcı geliştirdiklerini bildiriyor. Bu nasıl mümkün olaiblir?
uçucu kül tedavisi
“Temel malzeme orijinal olarak ortağımız tarafından hızlı yol onarımları için geliştirildi” diye sorulduğunda işletme sahibi yanıtlıyor. “Ancak onu 3D yazdırılabilir bir harç haline getirmek için kapsamlı bir şekilde değiştirdik.”
Görünüşe göre, uçucu külün doğru ön işlemi bu konuda belirleyici bir faktördür. Eco Material web sitesinde “Parçacıkların reaktif yüzey alanını artıran ve boyut dağılımlarını optimize eden benzersiz ve yenilikçi bir süreç kullanıyoruz” diye yazıyor (ancak bu durumda, yine de yalnızca yukarı içeren bir çimento türüne dayanmaktadır). yüzde 60’ı uçucu külden oluşur). Ve Hive3D e-posta yoluyla şunları paylaşıyor: “Çoğu uçucu kül türünü kullanabiliriz, ancak beton benzeri özelliklerini ortaya çıkarmak için doğru parçacık özelliklerine ihtiyaçları var.” Bu, tüm uçucu küllerle çalışmaz, ancak çoğuyla çalışır.
Bir diğer ayar vidası ise katkılardır. Hive3D, kurum işlendikten ve katkı maddeleri verildikten sonra “sadece su ile” etkinleştirilebileceğini açıklıyor. Bergakademie Freiberg’de yapı kimyası profesörü olan Thomas Bier şu yorumu yapıyor: “Bu ilginç çünkü doktora öğrencilerimden biri, katkı maddelerinin de tozlara karıştırıldığı, böylece daha sonra sadece su eklenmesi gerektiği bir tez sundu.” . “
Geopolimerin basılabilir harç haline gelmesi için kum ilave edilmesi gerekir. Burada da Hive3D özellikle seçici değildir. Başlangıç, “Her tür kuru kum kullanabiliriz” diye yazıyor. Hive3D, Teksas’ta şimdiden yeni geopolimer betonla 40 ila 80 metrekarelik birkaç ev bastı.
Geopolimerin zayıf yönleri, 3D baskı için güçlü yönler haline geliyor
Jeopolimerin diğer avantajları: Tamamen kürlendiğinde, harç daha yoğun, çatlamaya daha az eğilimli ve buna bağlı olarak daha sağlamdır, diye yazar üretici. Ayrıca normal oda sıcaklığında üretilebilir ve Portland çimentosu gibi yüksek sıcaklıklarda pişirilmesine gerek yoktur. Bu, enerji tüketimini ve buna bağlı olarak maliyetleri azaltır. Genel olarak, betonun değiştirilmesi, karşılaştırılabilir ticari çözümlerin yalnızca üçte birine mal olur.
Thomas Bier, “Konsept ilk başta saçma gelmiyor” diyor. 3D baskıda yararlı olabilecek, geleneksel beton yapıdaki jeopolimerleri yavaşlatma eğiliminde olan tam olarak özelliklerdir: oldukça viskoz bir tutarlılık ve kısa işlem süresi genellikle jeopolimer betonun kalıpta eşit şekilde dağılmaması anlamına gelir. Ancak 3D baskı ile her ikisi de istenir. Bier’in kullanımı “çok rahatsız edici” hale getirdiğini söylediği yüksek pH değeri bile 3D baskıda çok önemli değil çünkü insanlar malzemeyle daha az temas halinde.
Ancak bir sorun devam ediyor: Kömürle çalışan elektrik santralleri kapandıkça uçucu kül arzı da kapanıyor. Hive3D bunun farkında: “Ortaklarımız ayrıca yığınlardan eski uçucu kül toplayabilir, böylece stoklar uzun süre tükenmez. Ayrıca, kolayca bulunabilen volkanik kül ile deneyler yapıyoruz.”
(gr)
Haberin Sonu