Lisäaineiden valmistus
Nopeasti kuivuva 3D-tulostettu savi-hamppupolymeeri betonin korvaajaksi
Securities.io noudattaa tiukkoja toimituksellisia standardeja ja voi saada korvausta tarkistetuista linkeistä. Emme ole rekisteröity sijoitusneuvoja, eikä tämä ole sijoitusneuvontaa. Katso lisätietoja tytäryhtiöiden ilmoittaminen.
Betonin ympäristörajat: Hiekan käyttö ja CO₂-päästöt
Betonista on tullut keskeinen rakennusmateriaali viime vuosikymmeninä, erityisesti tiheissä kaupunkiympäristöissä. Se on vähitellen korvannut tiilet, kiven ja puun alhaisten kustannustensa, helppokäyttöisyytensä ja skaalautuvuutensa ansiosta.
Mutta se ei ole ongelmaton.
Ensinnäkin se on kaikkea muuta kuin kestävä tuote resurssien kulutuksen kannalta. Se käyttää valtavia määriä hiekkaa, jopa siinä määrin, että raportit viittaavat siihen, maailmalta on "hiekka loppumassa".
Lähde: Visual Capitalist
Sementin tuotanto on myös erittäin energiaintensiivistä toimintaa. Se toimii lähes yksinomaan fossiilisilla polttoaineilla, minkä seurauksena sementintuotannossa, joka on vastuussa 8 prosentista maailman hiilidioksidipäästöistä.
Tämä on verrattavissa henkilöautojen ja pakettiautojen päästöihin. jotka ovat vastuussa 10 prosentista maailmanlaajuisista päästöistäNäin ollen betonin kestävämmäksi tekeminen olisi yhtä vaikuttavaa kuin kaikkien maailman autojen siirtäminen sähköautoihin ja niiden käyttövoimana pelkästään vihreää energiaa.
Kuinka savi-hamppu-3D-tulostus luo vähähiilisen vaihtoehdon betonille
Samalla kun etsitään ympäristöystävällisempiä vaihtoehtoja perinteiselle betonille, Ajatus 3D-tulostuksen periaatteiden käyttämisestä talojen rakentamiseen syntyi.
Työläiden menetelmien, kuten muurauksen, sijaan automaattinen 3D-tulostuskone voi koota seinät nopeasti.
Seinien tulostaminen ei kuitenkaan poista betonin vaatimaa pitkää kovettumisaikaa; rakenteen täyden lujuuden saavuttamiseen on edelleen 28 päivän odotusaika.
Oregonin osavaltionyliopiston tutkijat ovat nyt kehittäneet betonin korvikkeen, joka on huomattavasti vähemmän hiilidioksidipäästöjä tuottava ja silti yhteensopiva 3D-tulostustekniikan kanssa.
He julkaisivat tuloksensa Advanced Composites and Hybrid Materials -lehdessä.1 otsikon ”Kestävän infrastruktuurin 3D-tulostus käyttämällä nopeasti kovettuvaa savibetonia ja biopohjaisia lisäaineita"
Pyyhkäise vierittääksesi →
| Omaisuus | Perinteinen sementtibetoni | Savi-hamppupolymeeribetoni (OSU) | Vähähiilinen elektrolyysisementti (Sublime) |
|---|---|---|---|
| Sideaine | Portlandsementti, uunissa poltettu klinkkeri | Akryyliamidipohjainen polymeerisideaine käyttäen RICFP:tä | Elektrolyysipohjainen sementti, joka on valmistettu huoneenlämmössä |
| Biopohjainen / in situ -sisältö | Matala; pääasiassa louhittua kiviainesta | ≈75 painoprosenttia savea, hiekkaa, hamppukuituja, biohiiltä | Riippuu paikallisista kalsiumlähteistä (teollisuuden sivutuotteet, kivet) |
| Lujuus heti asennuksen jälkeen | Käytännössä 0 MPa; vaatii muottirakenteen | ≈3 MPa heti 3D-tulostuksen jälkeen | Varhaislujuusprofiilia vielä skaalataan ja testataan |
| Päiviä 17–24 MPa:n rakenteellisen lujuuden saavuttamiseksi | Yleensä jopa 28 päivää | ≈3 päivää 17 MPa:n ylitykseen | Kohdistuu samankaltaiseen tai parempaan, vaihtelee seoksen ja kasvin mukaan |
| Täysi kovettumisaika | ≈28 päivää | ≈8–14 päivää (yli 40 MPa) | Laitoskohtainen; suunniteltu välttämään uuniprosessia |
| CO₂-jalanjälki verrattuna tavalliseen portlandsementtiin | Korkea (uunien ja prosessien päästöt) | Alhaisempi biopohjaisten kiviainesten ja sementtiuunin puuttumisen ansiosta | Suunniteltu huomattavasti alemmaksi välttämällä kalkkikiven kalsinointia |
| 3D-tulostusmahdollisuus | Vaatii tukia, hitaampaa kovettumista, rajoitetusti ulokkeita | Voi tulostaa irrallisia ulokkeita ja rakoja ilman tukia | Varhainen vaihe; keskittyminen vähähiilisen sementin erätuotantoon |
Savi-hamppupolymeerin sisällä: RICFP ja biopohjaiset aggregaatit
Sementti koostuu tyypillisesti kalsiumista, piistä, alumiinista ja raudasta, jotka lopulta kuumennetaan uunissa ja jauhetaan hienoksi jauheeksi.
Sen sijaan tutkijat kehittivät 3D-tulostettavan, savipohjaisen rakennusmateriaalin käyttämällä menetelmää, joka tunnetaan nimellä radikaali-indusoitu kationinen frontaalinen polymerointi (RICFP).
Se perustuu kolmeen keskeiseen kemialliseen komponenttiin:
- Monomeeri, joka polymeroituu vapaiden radikaalien läsnä ollessa.
- Ristisilloittaja, joka sitoo polymeerisäikeitä yhteen.
- Initiaattori, joka korkeassa lämpötilassa vapauttaa polymeroinnin aloittamiseen tarvittavat vapaat radikaalit.
Tutkijat saavuttivat tämän yhdistämällä RICFP-sideaineen savimurskeeseen, hiekkaan, biohiileen ja hamppukuituun parantaakseen puristuslujuutta, eristyskykyä ja kestävyyttä. Tähän lisättiin sideainetta, joka koostui akryyliamidimonomeerista (ACR), metyleenibisakryyliamidisilloitteesta (MBA) ja ammoniumpersulfaatista (APS).
Kaiken kaikkiaan tässä onnistuttiin käyttämään 70–80 painoprosenttia biopohjaisia materiaaleja.
Ylivertainen lujuus ja nopeampi kovettuminen perinteiseen betoniin verrattuna
Tämän materiaalin tärkein parannus betoniin verrattuna on sen suurempi lujuus, erityisesti heti 3D-tulostuksen jälkeen.
3 megapascalin (MPa) rakennettavan lujuuden ansiosta se mahdollistaa monikerroksisten seinien ja itsenäisesti seisovien ulkonemien, kuten kattojen, rakentamisen.
Tämä lujuus kasvaa ajan myötä, mikä luo erittäin vankan lopullisen rakennuksen.
”Se ylittää asuinrakennusten betonilta vaadittavan 17 megapascalia lujuuden vain kolmessa päivässä, kun perinteisen sementtipohjaisen betonin lujuus on jopa 28 päivää.”
Devin Roach – konetekniikan apulaisprofessori, OSU:n teknillinen tiedekunta
Toinen etu on kovettumisaika: materiaali saavuttaa asuinrakennusten betonille vaadittavan 17 MPa:n lujuuden vain kolmessa päivässä. Se kovettuu täysin alle kahdessa viikossa – verrattuna perinteisen sementtipohjaisen betonin noin 28 päivään.
Tutkijat testasivat myös erilaisia 3D-tulostusmenetelmiä. He osoittivat, että suurempi lujuus ja nopea polymeroituminen mahdollistavat uuden seoksen tulostamisen ilman alla olevaa rakennetta.
Tätä uutta menetelmää voitaisiin käyttää myös normaalin muotoisten ovien ja ikkunoiden tulostamiseen, jotka yleensä vaativat lisämateriaaleja tai erityismenetelmiä betonin 3D-tulostuksessa.
”Materiaalin kyky tulostaa irrallisia rakenteita ilman tukia, mukaan lukien erilaiset ja ainutlaatuiset tulostusominaisuudet etupuolelta polymeroituvalla betonilla.”
Mitä savi-hamppu-3D-tulostus voisi merkitä tulevaisuuden rakennuksille
Vaikka 3D-tulostetuissa taloissa ja rakennusmateriaaleissa käytettiin alun perin betonia, on todennäköistä, että tämä uusi rakennusmenetelmä hyötyy uusista materiaaleista.
Savesta, hampusta ja biohiilestä valmistettu materiaali on toistaiseksi kokeellisessa vaiheessa kalliimpaa kuin betoni.
Mutta 3D-tulostuksen tehokkuuden ansiosta tapahtuva jatkojalostaminen ja rakennuskustannusten alentaminen pitäisi lopulta tuoda sen perinteisten materiaalien tasolle.
Lisäksi suurempi hiilijalanjälki voi olla ratkaiseva tekijä, jos hiiliverot alkavat vaikuttaa voimakkaasti sementtikustannuksiin.
Investoinnit sementintuotantoon
Sijoittajan huomio – Savi-hamppu 3D-tulostus ja CRH
Savi-hamppupolymeeribetoni on vielä laboratorio- ja pilottivaiheessa, mutta se on kolmen voimakkaan voiman virrassa: rakentamisen hiilidioksidipäästöjen vähentäminen, automatisoitu 3D-tulostettu rakentaminen ja nopeasti kovettuvat materiaalit, jotka lyhentävät projektien aikatauluja. Oregonin osavaltionyliopiston tutkimus osoittaa, kuinka biopohjaiset kiviainekset ja polymeerikemia voivat tuottaa rakenteellista lujuutta päivissä viikkojen sijaan ja paljon pienemmällä hiilijalanjäljellä kuin perinteinen sementti. Julkisen sektorin sijoittajille CRH on yksi selkeimmistä tavoista saada osansa tästä siirtymästä. Yritys on Pohjois-Amerikan suurin kierrättäjä, se on jo alkanut vähentää sementtipäästöjä vaihtoehtoisilla polttoaineilla ja sijoittaa pääomaa vähähiilisiin sementti-innovaattoreihin, kuten Sublime Systemsiin, hiilen talteenottoteknologioihin ja tekoälypohjaiseen seoksen optimointiin. Jos elektrolyysipohjainen sementti ja edistyneet 3D-tulostetut seokset skaalautuvat kaupallisesti, globaalin jakelun, pääoman ja sääntelysuhteiden omaavat toimijat – kuten CRH – ovat parhaassa asemassa ottamaan vastuun siirtymästä sen sijaan, että se häiritsisi heitä.
CRH: Kestävän sementtiteollisuuden johtaja ja hiilestä irtautumisen strategia
(CRH )
Yhtenä maailman johtavista sementintuottajista CRH:lla on keskeinen rooli sementtirakentamisen muuttamisessa kestävämmäksi teollisuudenalaksi. Se on ykkönen sekä Yhdysvaltojen että Euroopan markkinoilla toimitettujen rakennusmateriaalien kokonaismäärässä.
Yhtiö toimii 28 maassa ja 3,390 78,500 paikkakunnalla ja työllistää 65 2023 henkilöä, ja CRH Americasin osuus sen vuoden XNUMX maailmanlaajuisesta myynnistä XNUMX %.
CRH odottaa länsimaiden hallitusten voimakasta infrastruktuuri-investointia auttavan sen liiketoiminnan kasvussa. Myös uudelleen teollistumisen ja korkean teknologian valmistuksen siirtämisen trendit auttavat.
Lähde: CRH
CRH on edistynyt vakavasti kestävän kehityksen alalla useilla aloitteilla:
- Se on Pohjois-Amerikan suurin kierrättäjä, ja se kierrätti 43.9 miljoonaa tonnia muiden teollisuudenalojen jätettä ja sivutuotteita vuonna 2023.
- Se vähensi hiilidioksidipäästöjään 8 % vuonna 2023 käyttämällä 36 % vaihtoehtoisia polttoaineita sementtitehtaissaan.
- Sen tavoitteena on vähentää päästöjä 30 % vuoteen 2030 mennessä (verrattuna vuoden 2021 päästöihin).
Tämä on sinänsä kiitettävää, mutta sitä voidaan pitää liian vähäisenä ja liian myöhäisenä, kun otetaan huomioon betoniteollisuuden hiilidioksidipäästöt.
Onneksi CRH on myös perustavanlaatuisempien muutosten ajuri alalla. Erityisesti se on sijoittanut 75 miljoonaa dollaria vähähiiliseen sementtiyhtiöön Sublimeen yhdessä eurooppalaisen betonijättiläisen Holcimin kanssa.
Ylivoimaiset järjestelmät eriytettiin MIT:stä vuonna 2020 käyttämään elektrolyyseriä sementin tuottamiseen huoneenlämmössä, korvaten energia- ja fossiilisia polttoaineita kuluttavat uunit. Se mahdollistaa myös kalsiumlähteiden käytön syöttömateriaalina, välttäen hiilidioksidin vapautumisen kalkkikiven syötöstä.
Sublimen ensimmäisen kaupallisen laitoksen Holyokessa odotetaan avautuvan jo vuonna 2026. Jos se osoittautuu menestykseksi, se voisi olla todellinen käänteentekevä tekijä sementtiteollisuudelle ja avata tietä skaalautuvalle vähäpäästöiselle betonille.
CRH investoi myös muihin hiilidioksidipäästöjä vähentäviin ja kestävän kehityksen startup-yrityksiin:
- 23.7 miljoonaa euroa Cool Planet Technologies, kehittää hiilidioksidin talteenottoratkaisuja teollisuudelle, jota on perinteisesti ollut vaikea vähentää hiilestä.
- 34.7 miljoonaa dollaria CRH:n ja muiden sijoittajien toimesta Hiilen kierrätystekniikat, käyttäen täysin sähköistä mineralisaatioratkaisua hiilidioksidin pysyvään varastointiin teollisuuden sivutuotteisiin ja mineraaleihin, kuten sementtiin, muoveihin, kuluttajatuotteisiin, lannoitteisiin ja lääkkeisiin.
- AICrete, paikallisten betonivalmistajien kanssa toimiva reseptipalvelualusta, joka optimoi paikallisia materiaaleja ja minimoi käytetyn sementin määrän tekoälyanalyysien avulla, mikä pienentää sekä hiilijalanjälkeä että betonin tuotantokustannuksia.
- FIDO AI:n B-sarjan rahoitus on startup-yritys, joka käyttää tekoälyä vedenkulutuksen vähentämiseen ja veden säästämisen lisäämiseen.
Lopuksi, CRH investoi myös mm. 3D-betonitulostus (3DCP) kautta sen tytäryhtiö Amerimix.
Kaiken kaikkiaan CRH on kannattava johtaja betoni- ja rakennusteollisuudessa ja valmistautuu erittäin aktiivisesti alan hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen sekä suoraan olemassa olevissa laitoksissa että olemalla ensisijainen pääoman tarjoaja innovatiivisille startup-yrityksille, jotka luovat seuraavan sukupolven sementin ja betonin tuotantoteknologiaa, mukaan lukien hiilidioksidipäästöjen vähentäminen ja 3D-tulostus.
Viimeisimmät CRH:n (CRH) osakeuutiset ja kehitys
Viitattu tutkimus
1. Nicolas A. Gonsalves ym. Kestävän infrastruktuurin 3D-tulostus käyttämällä nopeasti kovettuvaa savibetonia ja biopohjaisia lisäaineita. Advanced Composites and Hybrid Materials. Nide 8. 01. lokakuuta 2025. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
