10 . مقایسه بین بتن صفر کربن و بتن معمولی
توسعه بتن صفر کربن نشان دهنده یک تغییر قابل توجه در فناوری مصالح ساختمانی است که هدف آن رسیدگی به اثرات زیست محیطی قابل توجه تولید سیمان سنتی است. همانطور که صنعت ساخت و ساز به سمت شیوه های پایدارتر حرکت می کند، درک چگونگی مقایسه بتن صفر کربن با بتن معمولی در پارامترهای مختلف بسیار مهم است. این بخش یک مقایسه جامع بین بتن صفر کربن و معمولی ارائه می دهد و جنبه های کلیدی مانند ترکیب، فرآیندهای تولید، خواص مکانیکی، دوام، کارایی، اثرات زیست محیطی و ملاحظات اقتصادی را بررسی می کند. با تجزیه و تحلیل این عوامل، ما می توانیم مزایای بالقوه و چالش های مرتبط با پذیرش بتن صفر کربن در کاربردهای دنیای واقعی را بهتر درک کنیم. این مقایسه نه تنها پیشرفت های انجام شده در فناوری بتن پایدار را برجسته می کند، بلکه مناطقی را برای تحقیق و توسعه بیشتر برای افزایش قابلیت زنده ماندن بتن صفر کربن به عنوان جایگزین گسترده ای برای بتن معمولی در صنعت ساخت و ساز شناسایی می کند.
10.1 . ترکیب و فرآیند تولید
بتن معمولی از PC، ماسه، سنگدانه و آب تشکیل شده است [ 208 ]. کربن فشرده ترین جزء بتن خالص صفر، PC معمولی، جایگزین شده یا در مقادیر کمتر با چسب های جایگزین استفاده می شود [ 161 ]. محصولات جانبی صنعت مانند خاکستر بادی، سرباره، سنگ آهک، خاک رس کلسینه شده و ژئوپلیمرها نمونه هایی از جایگزین های سیمان هستند. با استفاده مجدد از مواد زائد و کاهش نیاز به سیمان، استفاده از این مواد سیمانی مکمل به کاهش ردپای کربن کمک میکند همانطور که در بخشهای قبلی در جزئیات بحث شد.
OPC با حرارت دادن مخلوطی از خاک رس و سنگ آهک تا حدود 1450 درجه سانتیگراد تولید می شود. سپس کلینکر حاصل با گچ خرد می شود تا سیمان تولید شود [ 209 ]. هم سوزاندن سوخت و هم تبدیل فرآیند گرمایش سنگ آهک به آهک باعث انتشار مقدار قابل توجهی CO 2 می شود . هدف بتن صفر خالص کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در طول فرآیند تولید است. این امر از طریق چندین استراتژی به دست می آید. اینها شامل استفاده از تکنیک های گرمایش جایگزین، تغییر به منابع انرژی تجدیدپذیر، اجرای CCU و افزایش بهره وری کلی انرژی است. هر یک از این رویکردها به کاهش ردپای کربن تولید بتن کمک می کند [ 210 ]. به عنوان مثال، بر اساس یافتههای تحقیقاتی، استفاده از انرژی خورشیدی در سراسر فاز کلسینهسازی فرآیند تولید سیمان میتواند منجر به صرفهجویی سالانه انتشار CO2 صدها هزار تن شود [ 211 ].
10.2 . خواص مکانیکی
خواص مکانیکی بتن شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته آن است. مقاومت فشاری بتن معمولی معمولاً در محدوده 20 تا 70 مگاپاسکال است [ 212 ]. بتن صفر خالص می تواند به مقاومت فشاری مساوی یا بیشتر از مقاومت فشاری بتن معمولی دست یابد. بر اساس یک مطالعه، بتن سنگ آهک پخته شده با کربن 17 درصد مقاومت فشاری بالاتری نسبت به بتن معمولی PC داشت [ 210 ]. عملکرد مکانیکی بتن خالص صفر را می توان با طراحی اختلاط مناسب و روش های عمل آوری بهینه کرد. برای مشخص کردن کامل خواص مکانیکی فرمولاسیون های مختلف بتن صفر خالص، آزمایش های کامل بیشتری لازم است.
10.3 . ماندگاری
دوام نشان دهنده مقاومت بتن در برابر ترک خوردگی، هوازدگی، حمله شیمیایی و سایش است [ 213 ]. بتن معمولی زمانی که به درستی و با نسبت آب به سیمان مناسب ساخته شود می تواند دوام استثنایی از خود نشان دهد. بتن خالص صفر از تناسب و پخت دقیق مخلوط استفاده می کند تا با دوام بتن سنتی مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود. نفوذپذیری، تخلخل، مقاومت در برابر خوردگی، واکنش قلیایی-سیلیس، مقاومت سولفات، و مقاومت در برابر یخ زدگی از متغیرهای دوام مهم هستند [ 161 ]. محققان اکنون در حال ارزیابی این پارامترها برای ترکیبات مختلف بتن صفر خالص هستند تا دوام کافی را تحت طیف وسیعی از سناریوهای نوردهی تضمین کنند.
بتن صفر کربن در مورد دوام و عملکرد آن مورد ارزیابی دقیق قرار می گیرد، جنبه های اصلی تعیین کننده دوام آن. مطالعات متعددی بر دوام شیمیایی بتن خالص صفر متمرکز شده اند و مقاومت چسباننده های جایگزین و مواد سیمانی مکمل در برابر حملات شیمیایی را ارزیابی کرده اند [ 184 ]. چندین مطالعه بررسی کردهاند که چگونه مخلوطها و شرایط پخت متفاوت بر توانایی بتن بدون کربن برای مقاومت در برابر کربناتاسیون تأثیر میگذارند [ 185 ]. علاوه بر این، تعداد کمی از مطالعات به ارزیابی تاثیر حملات سولفات بر بتن بدون کربن پرداختند که برای اطمینان از قابلیت سرویس دهی طولانی مدت آن بسیار مهم است [ 187 ].
ملاحظات عملکرد شامل استحکام مکانیکی، کارایی و زمان گیرش است. تلاشهای تحقیقاتی خواص مکانیکی بتن صفر کربن را مورد بررسی قرار داد و اطمینان حاصل کرد که آنها با استانداردهای بتن مرسوم مطابقت دارند [ 189 ]. تحقیقات دیگر در مورد تأثیر طرح های مختلط بر کارایی و زمان گیرش که برای کاربرد عملی در ساخت و ساز بسیار مهم است [ 187 ]. محققان به بررسی مقاومت یخ-ذوب، یک جنبه حیاتی بتن در آب و هوای سرد پرداخته اند و عملکرد بتن صفر کربن را در شرایط انجماد و ذوب چرخه ای ارزیابی کرده اند [ 189 ]. علاوه بر این، درک مکانیسمهای انتشار ترک که به افزایش انعطافپذیری و مقاومت در برابر ترک بتن صفر کربن کمک میکند، مورد بررسی قرار گرفت [ 97 ].
از طریق استفاده از ارزیابیهای چرخه حیات (LCAs)، عملکرد چرخه عمر ارزیابی میشود و بینش کاملی در مورد پایداری کلی بتن صفر کربن ارائه میکند. این ارزیابی ها با در نظر گرفتن همه چیز، از استخراج مواد خام گرفته تا مسائل پایان عمر، تصویری جامع از اثرات زیست محیطی بتن صفر کربن ارائه می دهد [ 214 ].
به طور خلاصه، تلاشهای تحقیقاتی مستمر در زمینههای مختلف دوام، عملکرد و ارزیابی چرخه عمر، پیشرفت بتن صفر کربن را تسهیل میکند و تضمین میکند که مشخصات دوام دقیق را برآورده میکند، از معیارهای بتن سنتی پیشی میگیرد و تأثیرات زیستمحیطی آن را کاهش میدهد. عملکرد دوام بتن صفر کربن در جدول 10 ارائه شده است .
تحقیقات نشان داده است که فرمولاسیون بتن صفر کربن می تواند عملکرد دوام قابل مقایسه یا برتر از بتن سنتی OPC را در شرایط مختلف محیطی ارائه دهد. به عنوان مثال، در مقاومت انجماد-ذوب، یانگ و همکاران. [ 215 ] دریافتند که بتن سرباره فعال شده با قلیایی (AASC) 95 درصد از مقاومت فشاری خود را پس از 300 سیکل انجماد و ذوب حفظ می کند، در مقایسه با 85 درصد برای بتن OPC. این مقاومت افزایشیافته در برابر چرخههای انجماد و ذوب به ویژه برای سازهها در آب و هوای سرد مهم است.
در محیط های دریایی، که در آن خوردگی ناشی از کلرید یک نگرانی قابل توجه است، بتن صفر کربن نتایج امیدوارکننده ای را نشان داده است. Babaee و Castel [ 216 ] نشان دادند که بتن ژئوپلیمری مقاومت کلریدی افزایش یافته ای را نشان می دهد، با ضریب انتشار کلرید 30-40٪ کمتر از بتن OPC پس از 180 روز قرار گرفتن در معرض یک محیط شبیه سازی شده دریایی. این مقاومت بهبود یافته در برابر نفوذ کلرید می تواند به عمر مفید سازه ها در مناطق ساحلی منجر شود.
کربناتهسازی که میتواند منجر به خوردگی آرماتورها شود، تمرکز مطالعه در بتن صفر کربن بوده است. برنال و همکاران [ 217 ] دریافتند که در حالی که برخی از فرمولهای مواد فعال شده با قلیایی نرخ کربناته بالاتری نسبت به OPC نشان میدهند، مخلوطهای بهینهشده با پخت مناسب میتوانند مقاومت کربناتهای قابل مقایسه یا بهتری داشته باشند. این امر اهمیت طراحی مخلوط و روشهای پخت را در تضمین دوام طولانیمدت سازههای بتنی بدون کربن نشان میدهد.
حمله سولفات، یک نگرانی رایج دوام، نیز مورد بررسی قرار گرفته است. کوملینوویچ و همکاران [ 218 ] مشاهده کرد که بتن خاکستر بادی فعال شده با قلیایی در مقایسه با بتن OPC، مقاومت بهتری در برابر حمله سولفات از خود نشان میدهد، با انبساط و کاهش مقاومت کمتر پس از قرار گرفتن طولانیمدت در معرض محلولهای سولفات. این مقاومت سولفات افزایش یافته به ویژه در کاربردهایی که بتن در معرض خاک های غنی از سولفات یا آب های زیرزمینی قرار می گیرد مفید است.
عملکرد بتن صفر کربن در شرایط رطوبت بالا توسط Zhang و همکاران مورد مطالعه قرار گرفته است. [ 219 ]، که اشاره کرد که طراحی مخلوط مناسب و افزودنیهای خاص میتواند تخلخل افزایش یافته را در رطوبت بالا کاهش دهد و در نتیجه عملکردی قابل مقایسه یا بهتر از بتن OPC داشته باشد. این برای اطمینان از دوام سازه ها در محیط های گرمسیری یا با رطوبت بالا بسیار مهم است.
از نظر عملکرد و نگهداری طولانی مدت، پروویس و همکاران. [ 220 ] دریافتند که در حالی که مواد فعال شده با قلیایی می توانند دوام عالی ارائه دهند، عملکرد آنها به شدت به طراحی مخلوط و شرایط نوردهی بستگی دارد. طراحی مناسب می تواند منجر به کاهش نیازهای تعمیر و نگهداری در مقایسه با بتن سنتی شود و به طور بالقوه مزایای هزینه چرخه عمر را ارائه دهد.
جنبه تعمیر و بازسازی بتن صفر کربن نیز مورد بررسی قرار گرفته است. Vasconcelos و همکاران [ 221 ] نشان داد که ملات های ژئوپلیمری می توانند به طور موثر با بسترهای بتنی موجود پیوند بخورند و تعمیرات بادوام را ارائه دهند و به طور بالقوه تعداد و میزان مداخلات تعمیر و نگهداری را کاهش دهند. این امر به ویژه برای پایداری طولانی مدت سازه های بتنی مهم است، زیرا امکان تعمیر موثر و افزایش عمر مفید را فراهم می کند.
با این حال، مهم است که توجه داشته باشید که عملکرد دوام بتن صفر کربن می تواند به طور قابل توجهی بر اساس فرمولاسیون خاص، شرایط پخت و محیط های مواجهه متفاوت باشد. اوت و همکاران [ 222 ] اشاره کرد، ممکن است روشهای جدیدی برای ارزیابی دقیق خواص منحصر به فرد این مواد در طول زمان نیاز باشد. این امر نیاز به تحقیق و توسعه مداوم در هر دو فرمول بندی مواد و تکنیک های ارزیابی را برجسته می کند.
در حالی که فرمولهای بتن صفر کربن ویژگیهای دوام امیدوارکنندهای را نشان دادهاند، که اغلب با بتن سنتی OPC مطابقت دارد یا بیشتر از آن است، عملکرد آنها میتواند بسیار متغیر باشد. طراحی اختلاط مناسب، روشهای پخت و در نظر گرفتن شرایط خاص قرار گرفتن در معرض محیطی برای اطمینان از دوام طولانیمدت سازههای بتنی بدون کربن بسیار مهم هستند. با ادامه پیشرفت تحقیقات در این زمینه، انتظار می رود که عملکرد دوام این مواد بیشتر بهبود یابد و راه را برای پذیرش گسترده تر آنها در شیوه های ساخت و ساز پایدار هموار کند.
10.4 . کارایی
اصطلاح «کارپذیری» توضیح میدهد که چقدر ساده است که بتن جدید را مخلوط کنید، تخمگذاری کنید، متراکم کنید و تکمیل کنید [ 223 ]. کارایی بتن معمولی برای انواع تکنیک های قرار دادن کافی است. بتن خالص صفر باید به اندازه کافی قابل اجرا باشد تا امکان استفاده در ساختمان ها وجود داشته باشد. محتوای آب، مواد سیمانی، مواد افزودنی شیمیایی و نسبت مخلوط همگی بر کارایی تأثیر دارند. مشخصه های رئولوژیکی بتن صفر خالص برای فرآیندهای ریخته گری رایج توسط محققان [ 224 ] در حال بهینه سازی است. بتن خالص صفر می تواند به اندازه جایگزین های سنتی با مواد و مواد افزودنی صحیح قابل اجرا باشد.
چندین مطالعه کارایی فرمولاسیون های مختلف بتن صفر کربن را بررسی کرده اند. زی و همکاران [ 225 ] کارایی بتن سرباره فعال شده با قلیایی را بررسی کرد و دریافت که در هنگام طراحی مناسب، مقادیر اسلامپ مشابهی را با بتن OPC نشان می دهد. این مطالعه اشاره کرد که نوع و غلظت فعال کننده قلیایی به طور قابل توجهی بر کارایی تأثیر می گذارد. در یک بررسی جامع، Luukkonen و همکاران. [ 226 ] تاکید کرد که بتن ژئوپلیمر اغلب برای دستیابی به کارایی مشابه بتن OPC، به دلیل واکنش سریع بین پیش ماده آلومینوسیلیکات و فعال کننده قلیایی، به فوق روان کننده های S نیاز دارد.
تحقیق کریادو و همکاران [ 227 ] روی ژئوپلیمرهای مبتنی بر خاکستر بادی نشان داد که نسبت Si/Al در محلول فعالکننده نقش مهمی در تعیین کارایی بازی میکند، با نسبتهای بالاتر عموماً منجر به بهبود خواص جریان میشود. با این حال، محققان هشدار دادند که نسبت Si/Al بیش از حد بالا می تواند منجر به گیرش سریع شود و به طور بالقوه کارایی را به خطر بیندازد. مطالعه ای توسط Puertas و همکاران. [ 228 ] در مورد مخلوطهای سرباره/خاکستر بادی فعالشده با قلیایی دریافتند که افزایش محتوای خاکستر بادی کارایی را بهبود میبخشد، اما به طور بالقوه به قیمت توسعه قدرت اولیه است. این مطالعه نشان داد که با طراحی مخلوط مناسب می توان به تعادل بهینه دست یافت.
علاوه بر این، Scrivener و همکاران. [ 229 ] یک نمای کلی جامع از سیمان رسی کلسینه شده با سنگ آهک (LC3)، از جمله ویژگی های کارایی آن ارائه می دهد. نویسندگان در مورد اینکه چگونه محتوای خاک رس و فرآیند تکلیس بر خواص رئولوژیکی بتن LC3 تأثیر میگذارند، و اینکه چگونه میتوان آنها را برای دستیابی به کارایی قابل مقایسه با بتن OPC بهینه کرد، بحث میکنند. این مطالعه نشان داد که LC3 به طور کلی خواص رئولوژیکی خوبی از خود نشان می دهد. محققان خاطرنشان کردند که ظرافت خاک رس کلسینه و کیفیت سنگ آهک به طور قابل توجهی بر کارایی بتن تأثیر می گذارد. آنها دریافتند که بهینه سازی دمای کلسیناسیون (حدود 800 درجه سانتیگراد) و استفاده از خاک رس کائولینیتی با کیفیت بالا منجر به ایجاد مخلوط LC3 با کارایی قابل مقایسه با OPC می شود.
این مطالعات در مجموع نشان میدهند که در حالی که دستیابی به کارایی مناسب در فرمولهای بتن صفر کربن چالشهایی را به همراه دارد، طراحی دقیق مخلوط و انتخاب مواد میتواند منجر به بتن قابل کار مناسب برای کاربردهای مختلف ساختمانی شود.
10.5 . اثرات زیست محیطی بتن صفر کربن
در حالی که کاهش انتشار CO 2 یک هدف حیاتی در توسعه بتن صفر کربن است، ضروری است که اثرات زیست محیطی گسترده تر این مواد و فرآیندهای جدید را در نظر بگیریم. بحث در مورد این مواد کاهش منابع، استراتژی های مدیریت زباله و ردپای کلی اکولوژیکی جایگزین های بتن صفر کربن را پوشش می دهد.
تولید رایانه های شخصی سنتی، به ویژه از نظر استخراج سنگ آهک، نیازمند منابع زیادی است. هدف جایگزین های بتن صفر کربن کاهش این تأثیر از طریق چندین استراتژی است. بسیاری از فرمولاسیون ها از محصولات فرعی صنعتی یا مواد زائد به عنوان مواد سیمانی مکمل (SCMs) استفاده می کنند. به عنوان مثال، خاکستر بادی از نیروگاه های زغال سنگ یا سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی (GGBS) حاصل از تولید فولاد می تواند تا حدی جایگزین سیمان شود و نیاز به مواد خام بکر را کاهش دهد [ 161 ]. ترکیب سنگدانه های بتن بازیافتی (RCA) می تواند به طور قابل توجهی تقاضا برای سنگدانه های طبیعی، حفظ منابع طبیعی و کاهش اثرات زیست محیطی استخراج معدن را کاهش دهد [ 230 ]. برخی از فرمولاسیون های جایگزین کلینکر به سنگ آهک کمتری نیاز دارند یا از منابع جایگزین کلسیم استفاده می کنند که به طور بالقوه تأثیر آن بر ذخایر سنگ آهک طبیعی را کاهش می دهد [ 159 ].
پیشرفتهای اخیر در فناوری بتن صفر کربن تاکید قابل توجهی بر استراتژیهای نوآورانه مدیریت زباله و تکنیکهای جذب کربن داشته است. هدف این رویکردها نه تنها کاهش ردپای کربن تولید بتن است، بلکه نگرانیهای زیستمحیطی گستردهتر مربوط به زبالهها و انتشارات را نیز برطرف میکند.
مقیاس استفاده از مصالح در ساخت و ساز و اثرات زیست محیطی آن قابل توجه است. هوانگ و همکاران یک مطالعه جامع در مورد استفاده از مصالح ساختمانی در چین از سال 2000 تا 2015 انجام دادند. آنها دریافتند که مصرف بتن از 1.1 گیگا تن در سال 2000 به 4.1 گیگا تن در سال 2015 افزایش یافته است که 58 درصد از کل مصالح مورد استفاده در ساختمان های چینی را تشکیل می دهد. این افزایش گسترده در استفاده از بتن با اثرات زیست محیطی قابل توجهی از جمله انتشار گازهای گلخانه ای و کاهش منابع همراه بود [ 231 ]. این یافتهها بر نیاز فوری به جایگزینهای پایدار در تولید بتن تأکید میکند.
یکی از رویکردهای امیدوارکننده، استفاده از فعال کننده های مشتق شده از زباله در بتن ژئوپلیمری است. پاسوئلو و همکاران [ 197 ] بهبود بالقوه در ردپای زیست محیطی ژئوپلیمرها را با استفاده از فعال کننده های مشتق شده از زباله ارزیابی کرد. مطالعه آنها فعال کننده های سنتی سیلیکات سدیم را با جایگزین های مشتق شده از زباله مقایسه کرد. نتایج نشان داد که استفاده از سیلیکات سدیم مشتق شده از زباله می تواند اثرات زیست محیطی بتن ژئوپلیمری را تا 27 درصد در مقوله هایی مانند پتانسیل گرمایش جهانی و سمیت زیست محیطی آب شیرین کاهش دهد. این کاهش قابل توجه پتانسیل استفاده از زباله را در کاهش اثرات زیست محیطی تولید بتن نشان می دهد.
ادغام محصولات جانبی صنعتی در بتن ژئوپلیمری نیز امیدوار کننده بوده است. Saha و Rajasekaran [ 232 ] افزایش خواص خمیر ژئوپلیمری مبتنی بر خاکستر بادی را با ترکیب سرباره کوره بلند دانه بندی شده زمینی (GGBS) بررسی کردند. افزودن GGBS استحکام فشاری خمیر ژئوپلیمر را با یک مخلوط بهینه حاوی 20٪ GGBS بهبود داد که به استحکام 28 روزه 51 مگاپاسکال دست یافت. علاوه بر این، افزودن GGBS زمان گیرش را کاهش داد و کارایی خمیر ژئوپلیمر را بهبود بخشید. این یافته ها نشان می دهد که ترکیب ضایعات مختلف صنعتی می تواند منجر به بهبود عملکرد در جایگزین های بتن صفر شود.
فن آوری های جذب و استفاده از کربن (CCU) به عنوان استراتژی های حیاتی در توسعه بتن صفر کربن در حال ظهور هستند. پان و همکاران [ 233 ] یک بررسی جامع از پیشرفته ترین فن آوری های ارزش گذاری برای CO2 جذب شده ارائه کرد . در زمینه تولید بتن، آنها کربناته معدنی را به عنوان یک رویکرد امیدوارکننده برجسته کردند. این فرآیند شامل واکنش CO 2 با اکسیدهای فلزی برای تشکیل کربنات های پایدار است که به طور موثر CO 2 را جدا می کند در حالی که به طور بالقوه خواص بتن را بهبود می بخشد.
غوله و همکاران [ 234 ] تولید سنگدانه های کربناته با استفاده از سرباره فولاد و CO 2 برای بتن کربن منفی را بررسی کرد. این مطالعه نشان داد که سرباره فولاد می تواند برای تولید سنگدانه هایی با جذب CO 2 تا 244 کیلوگرم CO 2 در هر تن سرباره گازدار شود. هنگامی که در بتن استفاده می شود، این سنگدانه های گازدار منجر به جداسازی خالص CO 2 71-111 کیلوگرم در هر تن بتن تولید شده می شود. نکته مهم این است که بتن ساخته شده با این سنگدانه ها مقاومت قابل مقایسه یا برتری نسبت به بتن معمولی نشان می دهد. این رویکرد نوآورانه پتانسیل تبدیل بتن از منبع کربن به سینک کربن را به نمایش می گذارد.
افزایش سنگدانه های بتن بازیافتی از طریق کربناته کردن نیز به عنوان یک استراتژی برای بهبود پایداری تولید بتن مورد بررسی قرار گرفته است. ژانگ و همکاران [ 235 ] بهبود عملکرد سنگدانه های بتن بازیافتی (RCA) را از طریق تصفیه کربناته مورد مطالعه قرار دادند. محققان دریافتند که کربناته کردن جذب آب RCA را تا 71 درصد کاهش داد و ارزش خرد شدن را تا 27 درصد افزایش داد. بتن ساخته شده با RCA کربناته مقاومت فشاری، مدول الاستیک و دوام بهتری را در مقایسه با بتن با RCA تصفیه نشده نشان داد. این یافتهها نشان میدهد که کربناته کردن میتواند روشی موثر برای ارتقای کیفیت سنگدانههای بازیافتی، ترویج استفاده از آنها در کاربردهای با عیار بالا و کمک به اقتصاد چرخشی در ساختوساز باشد.
این مطالعات پیشرفت قابل توجهی را در استراتژی های مدیریت زباله و تکنیک های جذب کربن برای بتن صفر کربن نشان می دهد. آنها نشان میدهند که رویکردهای نوآورانه نه تنها میتواند ردپای کربن تولید بتن را کاهش دهد، بلکه خواص مواد را بهبود بخشد و مسیرهای جدیدی برای استفاده از زباله ایجاد کند. ادغام محصولات جانبی صنعتی، توسعه فعالکنندههای مشتق از زباله، و استفاده از فناوریهای جذب کربن، همگی به یک صنعت بتن پایدارتر کمک میکنند.
ذکر این نکته ضروری است که بسیاری از این فناوری ها هنوز در مراحل توسعه یا اجرای اولیه هستند. تحقیقات بیشتر برای پرداختن به چالشهای مقیاسبندی، عملکرد بلندمدت و قابلیت اقتصادی برای پذیرش گسترده در صنعت ساختوساز مورد نیاز است. همانطور که این فناوریها بالغ میشوند، قول میدهند که نقش مهمی در گذار به سمت راهحلهای بتنی پایدار ایفا کنند که به طیف کامل چالشهای زیستمحیطی ناشی از بخش ساختوساز پاسخ میدهد.
10.6 . جنبه اقتصادی بتن صفر کربن
چشم انداز اقتصادی بتن صفر کربن یک تعامل پیچیده از چالش ها و فرصت ها را ارائه می دهد که به طور قابل توجهی بر پذیرش آن در صنعت ساخت و ساز تأثیر می گذارد. در ابتدا، جایگزین های بتن صفر کربن اغلب با هزینه های تولید بالاتر در مقایسه با بتن PC سنتی همراه است.
ملادو و همکاران [ 236 ] دریافتند که بتن های ژئوپلیمری می توانند 10 تا 50 درصد گران تر از بتن معمولی باشند، در درجه اول به دلیل هزینه فعال کننده های قلیایی و فرآیندهای ساخت تخصصی. با این حال، این تفاوت هزینه به طور قابل توجهی بر اساس در دسترس بودن محلی مواد و مقیاس تولید متفاوت است. مک للان و همکاران [ 10 ] نشان داد که در مناطقی با خاکستر بادی یا سرباره فراوان، بتن ژئوپلیمری را می توان با هزینه های رقابتی یا حتی کمتر از بتن معمولی تولید کرد.
رقابت اقتصادی بتن صفر کربن به شدت تحت تأثیر هزینه مواد خام است. لوککونن و همکاران [ 226 ] یک تفکیک جامع از هزینههای مواد ارائه کرد، که نشان داد فعالکنندههای قلیایی میتوانند 40 تا 80 درصد از کل هزینه مواد برای بتنهای ژئوپلیمری را تشکیل دهند. علیرغم هزینه های اولیه بالاتر، بتن بدون کربن می تواند مزایای اقتصادی بلندمدت قابل توجهی را با در نظر گرفتن کل چرخه عمر سازه ارائه دهد. Ouellet-Plamondon و Habert و همکاران. [ 237 ] نشان داد که برخی از بتنهای ژئوپلیمری میتوانند 10 تا 15 درصد مقرونبهصرفهتر از بتن سنتی در طول عمر 50 ساله باشند، در درجه اول به دلیل افزایش دوام و کاهش نیازهای تعمیر و نگهداری.
وسلینگ و همکاران [ 238 ] نشان داد که با قیمت کربن 30 تا 50 یورو به ازای هر تن CO 2 ، جایگزین های بتن کم کربن از نظر اقتصادی با بتن سنتی در بیشتر بازارهای اروپایی رقابت می کنند. با افزایش قیمت کربن، انتظار می رود مزیت هزینه بتن صفر کربن بیشتر شود. این تغییر در پیش بینی های بازار، با اشنایدر و همکاران، منعکس شده است. [ 239 ] تخمین زده است که بازار سیمان سبز تا سال 2028 به 43.59 میلیارد دلار خواهد رسید که با نرخ ترکیبی سالانه 16.7 درصد از سال 2021 تا 2028 رشد خواهد کرد.
تلاش های مختلف تحقیق و توسعه بر کاهش هزینه های تولید بتن صفر کربن متمرکز شده است. پروویس [ 157 ] چندین راه امیدوارکننده را برای کاهش هزینه شناسایی کرد، از جمله بهینهسازی طرحهای ترکیبی، توسعه روشهای فعالسازی کارآمدتر و استفاده از مواد خام ارزانتر. با وجود این پیشرفت ها، موانع مالی قابل توجهی در انتقال به تولید بتن بدون کربن وجود دارد. Lehne و Preston [ 240 ] هزینههای سرمایهای بالا را برای مقاومسازی کارخانههای موجود یا ساخت تأسیسات تخصصی جدید به عنوان یک مانع اصلی شناسایی کردند. آنها تخمین زدند که تبدیل یک کارخانه سیمان سنتی برای تولید جایگزین های کم کربن می تواند بین 50 تا 300 میلیون دلار هزینه داشته باشد.
سیاست های دولت و مشوق های اقتصادی نقش مهمی در غلبه بر این موانع مالی دارند. باتای و همکاران [ 241 ] ابزارهای مختلف سیاستی را تجزیه و تحلیل کرد و نشان داد که ترکیبی از قیمتگذاری کربن، سیاستهای تدارکات عمومی سبز و یارانههای تحقیق و توسعه میتواند دوام اقتصادی فناوریهای سیمان کم کربن را تسریع بخشد. این مطالعه نشان میدهد که سیاستهای هدفمند میتواند شکاف هزینه بین سیمان معمولی و سیمان کم کربن را تا 40 درصد تا سال 2030 کاهش دهد.
امکان سنجی اقتصادی بتن صفر کربن به طور قابل توجهی در منطقه متفاوت است. ته و همکاران دریافتند که عواملی مانند در دسترس بودن محلی مواد خام، هزینههای انرژی و زیرساختهای موجود به شدت بر دوام اقتصادی تأثیر میگذارند. در مناطقی با محصولات فرعی صنعتی فراوان مانند خاکستر بادی، تولید بتن ژئوپلیمری می تواند تا 25 درصد مقرون به صرفه تر از مناطقی باشد که این مواد نیاز به حمل و نقل در فواصل طولانی دارند [ 202 ].
در حالی که چالش های مهمی وجود دارد، به ویژه از نظر هزینه های اولیه و نیازهای سرمایه گذاری، چشم انداز اقتصادی بلندمدت برای بتن صفر کربن امیدوارکننده است. با سختتر شدن مقررات زیستمحیطی، رشد مکانیسمهای قیمتگذاری کربن و ادامه پیشرفتهای تکنولوژیکی، وضعیت اقتصادی بتن صفر کربن احتمالا تقویت میشود. با این حال، تحقق این پتانسیل مستلزم تلاش های هماهنگ صنعت، سیاست گذاران و محققان برای رفع موانع مالی فعلی و ایجاد یک محیط اقتصادی حمایتی برای پذیرش گسترده است.
Leave A Comment