Строительные материалы, такие как бетон и пластик, имеют потенциал для улавливания миллиардов тонн углекислого газа, согласно новому исследованию инженеров и ученых в области земных систем из Университета Калифорнии в Дейвисе и Стэнфордского университета. Исследование, опубликованное 10 января в журнале Science, показывает, что в сочетании с шагами по декарбонизации экономики, хранение CO2 в зданиях может помочь миру достичь целей по снижению выбросов парниковых газов.

«Потенциал довольно велик», — говорит Элизабет Ван Ройен, которая возглавляла исследование в качестве аспиранта в Калифорнийском университете в Дейвисе.

Цель улавливания углерода состоит в том, чтобы взять углекислый газ, либо от места его производства, либо из атмосферы, преобразовать его в стабильную форму и хранить вдали от атмосферы, где он не может способствовать изменению климата. Предлагаемые схемы включали, например, закачку углерода под землю или хранение его в глубоких океанах. Эти подходы представляют собой как практические вызовы, так и экологические риски.

«Что если, вместо этого, мы сможем использовать материалы, которые мы уже производим в больших количествах, чтобы хранить углерод?» — сказала Ван Ройен.

Работая с Сабби Миллер, доцентом гражданского и экологического строительства в Калифорнийском университете в Дейвисе, и Стивом Дэвисом из Стэнфордского университета, Ван Ройен рассчитала потенциал хранения углерода в широком диапазоне распространенных строительных материалов, включая бетон (цемент и заполнители), асфальт, пластики, древесину и кирпичи.

Каждый год в мире производится более 30 миллиардов тонн обычных версий этих материалов.

Потенциал бетона

Изученные методы хранения углерода включали добавление биочара (получаемого при нагревании отходов биомассы) в бетон; использование искусственных камней, которые могут быть загружены углеродом в качестве заполнителей для бетона и асфальтового покрытия; пластиковых и асфальтовых связующих на основе биомассы, а не ископаемых источников нефти; а также включение волокон биомассы в кирпичи. Эти технологии находятся на разных стадиях готовности, некоторые все еще исследуются в лабораторных или опытных масштабах, а другие уже доступны для внедрения.

Исследователи обнаружили, что хотя биопластики могут улавливать наибольшее количество углерода по весу, наибольший потенциал хранения углерода заключается в использовании карбонатных заполнителей для производства бетона. Это связано с тем, что бетон является самым популярным строительным материалом в мире: ежегодно производится более 20 миллиардов тонн.

«Если это осуществимо, немногое количество хранения в бетоне может иметь большое значение», — сказала Миллер. Команда вычислила, что если 10% от мирового производства бетонных заполнителей можно будет карбонизировать, это может поглотить гигакилограмм CO2.

Сырье для этих новых процессов производства строительных материалов в основном состоит из низкосточных отходов, таких как биомасса, сказала Ван Ройен. Внедрение этих новых процессов увеличит их ценность, создавая экономическое развитие и способствуя циркулярной экономике, добавила она.

Некоторые разработки технологий все еще необходимы, особенно в случаях, когда нужно проверить характеристики материалов и общий потенциал хранения для отдельных методов производства. Однако многие из этих технологий уже ждут своего внедрения, сказал Миллер.

Ван Ройен сейчас является исследователем в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии министерства энергетики США. Работа была поддержана грантом CAREER Миллер от Национального научного фонда.