Manufaktur Aditif
Polimer Rami-Tanah Liat Cetak 3D Cepat Kering untuk Menggantikan Beton
Securities.io mempertahankan standar editorial yang ketat dan dapat menerima kompensasi dari tautan yang ditinjau. Kami bukan penasihat investasi terdaftar dan ini bukan nasihat investasi. Silakan lihat pengungkapan afiliasi.
Batasan Lingkungan Beton: Penggunaan Pasir dan Emisi CO₂
Beton telah menjadi material utama dalam konstruksi selama beberapa dekade terakhir, terutama di lingkungan perkotaan yang padat. Beton secara bertahap menggantikan batu bata, batu, dan kayu, berkat biayanya yang rendah, kemudahan penggunaan, dan skalabilitasnya.
Namun bukan tanpa masalah.
Pertama, produk ini jauh dari kata berkelanjutan jika dilihat dari konsumsi sumber daya. Produk ini menggunakan pasir dalam jumlah yang sangat besar, sampai-sampai laporan menunjukkan Dunia "kehabisan pasir."
Sumber: Kapitalis Visual
Produksi semen juga merupakan aktivitas yang sangat intensif energi. Proses ini hampir seluruhnya didukung oleh bahan bakar fosil, sehingga mengakibatkan Produksi semen bertanggung jawab atas 8% emisi CO₂ dunia..
Ini sebanding dengan emisi dari mobil dan van, yang bertanggung jawab atas 10% emisi globalOleh karena itu, menjadikan beton lebih berkelanjutan akan berdampak sebesar peralihan semua mobil di dunia ke kendaraan listrik dan hanya menggunakan energi hijau sebagai sumber tenaganya.
Bagaimana Pencetakan 3D Tanah Liat-Rami Menciptakan Alternatif Beton Rendah Karbon
Seiring dengan upaya pencarian alternatif yang lebih ramah lingkungan untuk beton tradisional, Munculah gagasan untuk menggunakan prinsip pencetakan 3D untuk membangun rumah..
Alih-alih metode yang memakan banyak tenaga seperti pemasangan batu bata, mesin pencetak 3D otomatis dapat merakit dinding dengan cepat.
Namun, mencetak dinding tidak menghilangkan waktu pengeringan yang lama yang dibutuhkan untuk beton; masih ada masa tunggu 28 hari sebelum struktur mencapai kekuatan penuh.
Para peneliti di Oregon State University kini telah mengembangkan pengganti beton yang secara signifikan lebih ramah lingkungan dan tetap kompatibel dengan teknologi pencetakan 3D.
Mereka mempublikasikan hasil penelitian mereka di jurnal Advanced Composites and Hybrid Materials.1 dengan judul “Pencetakan 3D infrastruktur berkelanjutan menggunakan beton tanah liat cepat kering dengan aditif berbasis hayati.. "
Geser untuk menggulir →
| Milik | Beton Semen Tradisional | Beton Polimer Tanah Liat-Rami (OSU) | Semen Elektroliser Rendah Karbon (Sublime) |
|---|---|---|---|
| Map | Semen Portland, klinker yang dibakar dalam tungku. | Pengikat polimer berbasis akrilamida menggunakan RICFP | Semen berbasis elektroliser yang dibuat pada suhu ruang. |
| Konten berbasis bio/in situ | Rendah; sebagian besar agregat hasil penambangan | ≈75% tanah liat, pasir, serat rami, biochar berdasarkan berat | Tergantung pada sumber kalsium lokal (produk sampingan industri, batuan) |
| Kekuatan segera setelah penempatan | Tekanan efektif 0 MPa; memerlukan bekisting. | ≈3 MPa tepat setelah pencetakan 3D | Profil kekuatan awal masih dalam tahap penskalaan dan pengujian. |
| Jumlah hari yang dibutuhkan untuk mencapai kekuatan struktural 17–24 MPa. | Biasanya hingga 28 hari | ≈3 hari untuk melampaui 17 MPa | Targetnya serupa atau lebih baik, bervariasi tergantung campuran dan tanaman. |
| Waktu penyembuhan penuh | ≈28 hari | ≈8–14 hari (di atas 40 MPa) | Khusus untuk pabrik; dirancang untuk menghindari proses pembakaran di dalam tungku. |
| Jejak karbon CO₂ dibandingkan dengan semen Portland biasa | Tinggi (emisi dari tungku dan proses) | Lebih rendah, berkat agregat berbasis bio dan tanpa tungku semen. | Dirancang agar jauh lebih rendah dengan menghindari kalsinasi batu kapur. |
| Kemampuan pencetakan 3D | Membutuhkan penyangga, pengeringan lebih lambat, overhang terbatas. | Dapat mencetak bagian yang menjorok dan celah yang berdiri sendiri tanpa penyangga. | Tahap awal; fokus pada produksi massal semen rendah karbon. |
Di Dalam Polimer Tanah Liat-Rami: RICFP dan Agregat Berbasis Bio
Semen biasanya terdiri dari kalsium, silikon, aluminium, dan besi, yang pada akhirnya dipanaskan dalam tungku dan digiling menjadi bubuk halus.
Sebaliknya, para peneliti mengembangkan material konstruksi berbasis tanah liat yang dapat dicetak 3D menggunakan metode yang dikenal sebagai Polimerisasi Frontal Kationik yang Diinduksi Radikal (RICFP).
Hal ini bergantung pada tiga komponen kimia utama:
- Suatu monomer yang mengalami polimerisasi dengan adanya radikal bebas.
- Zat penghubung silang yang menghubungkan untaian polimer bersama-sama.
- Suatu inisiator yang, pada suhu tinggi, melepaskan radikal bebas yang dibutuhkan untuk memulai polimerisasi.
Para peneliti mencapai hal ini dengan menggabungkan pengikat RICFP dengan agregat tanah liat, pasir, biochar, dan serat rami untuk meningkatkan kekuatan tekan, insulasi, dan keberlanjutan. Kemudian, ditambahkan pengikat yang terbuat dari monomer akrilamida (ACR), pengikat silang metilenbisakrilamida (MBA), dan amonium persulfat (APS).
Secara total, hal ini berhasil menggunakan 70–80% bahan berbasis hayati berdasarkan berat.
Kekuatan Unggul dan Pengeringan Lebih Cepat Dibandingkan Beton Tradisional
Keunggulan utama yang diberikan material ini dibandingkan beton adalah kekuatan yang lebih tinggi, terutama segera setelah pencetakan 3D.
Dengan kekuatan yang dapat dibangun sebesar 3 megapaskal (MPa), material ini memungkinkan pembangunan dinding berlapis-lapis dan struktur atap yang berdiri sendiri.
Kekuatan ini meningkat seiring waktu, sehingga menciptakan bangunan akhir yang sangat kokoh.
“Beton ini mampu mencapai kekuatan lebih dari 17 megapaskal, yaitu kekuatan yang dibutuhkan untuk beton struktural perumahan, hanya dalam tiga hari, dibandingkan dengan waktu hingga 28 hari untuk beton berbasis semen tradisional.”
Devin Roach – Asisten Profesor Teknik Mesin, Fakultas Teknik OSU
Keunggulan lainnya adalah waktu pengeringan: material ini mencapai kekuatan 17 MPa yang dibutuhkan untuk beton struktural perumahan hanya dalam tiga hari. Material ini mengering sepenuhnya dalam waktu kurang dari dua minggu—dibandingkan dengan sekitar 28 hari untuk beton berbasis semen tradisional.
Para peneliti juga menguji berbagai metode konstruksi pencetakan 3D. Mereka menunjukkan bahwa kekuatan yang lebih tinggi dan polimerisasi yang cepat memungkinkan campuran baru tersebut dicetak tanpa struktur dasar.
Metode baru ini juga dapat digunakan untuk mencetak pintu dan jendela berbentuk normal, fitur yang biasanya membutuhkan material tambahan atau metode khusus dalam pencetakan 3D beton.
“Kemampuan material untuk mencetak struktur berdiri bebas tanpa menggunakan penyangga, termasuk berbagai kemampuan unik pencetakan dengan beton polimerisasi frontal.”
Apa Arti Pencetakan 3D Tanah Liat-Rami bagi Bangunan Masa Depan?
Meskipun rumah dan material konstruksi hasil cetak 3D awalnya menggunakan beton, kemungkinan besar metode konstruksi baru ini akan mendapatkan manfaat dari material-material baru.
Untuk saat ini, karena masih dalam tahap eksperimental, material berbasis tanah liat-rami-biochar ini lebih mahal daripada beton.
Namun, penyempurnaan lebih lanjut dan pengurangan biaya konstruksi, berkat efisiensi pencetakan 3D, pada akhirnya akan membuatnya setara dengan material tradisional.
Selain itu, jejak karbon yang lebih baik dapat menjadi faktor penentu jika pajak karbon mulai berdampak besar pada biaya semen.
Berinvestasi dalam Produksi Semen
Kesimpulan untuk Investor – Pencetakan 3D Tanah Liat-Rami & CRH
Beton polimer tanah liat-rami masih dalam tahap laboratorium dan uji coba, tetapi berada di jalur tiga kekuatan besar: dekarbonisasi konstruksi, bangunan cetak 3D otomatis, dan material cepat kering yang memperpendek jangka waktu proyek. Campuran dari Oregon State University menunjukkan bagaimana agregat berbasis bio dan kimia polimer dapat memberikan kekuatan struktural dalam hitungan hari, bukan minggu, dengan jejak karbon CO₂ yang jauh lebih rendah daripada semen tradisional. Bagi investor pasar publik, CRH adalah salah satu cara paling jelas untuk mendapatkan eksposur terhadap transisi ini. Perusahaan ini adalah pendaur ulang terbesar di Amerika Utara, telah mulai mengurangi emisi semen dengan bahan bakar alternatif, dan sedang menginvestasikan modal ke inovator semen rendah karbon seperti Sublime Systems, teknologi penangkapan karbon, dan optimasi campuran berbasis AI. Jika semen berbasis elektroliser dan campuran cetak 3D canggih berkembang secara komersial, perusahaan mapan dengan distribusi global, modal, dan hubungan regulasi—seperti CRH—berada pada posisi terbaik untuk menguasai transisi ini daripada terganggu olehnya.
CRH: Pemimpin Industri Semen Berkelanjutan dan Pelopor Dekarbonisasi
(CRH )
Sebagai salah satu pemimpin dunia dalam produksi semen, CRH akan berperan penting dalam mengubah konstruksi semen menjadi industri yang lebih berkelanjutan. Perusahaan ini menempati peringkat #1 dalam total volume material konstruksi yang dipasok di pasar AS dan Eropa.
Perusahaan ini aktif di 28 negara dan 3,390 lokasi, mempekerjakan 78,500 orang, dengan CRH Americas menghasilkan 65% dari penjualan globalnya pada tahun 2023.
CRH memperkirakan pengeluaran yang besar dari pemerintah Barat untuk infrastruktur akan membantu pertumbuhan bisnisnya. Tren reindustrialisasi dan relokasi manufaktur teknologi tinggi ke dalam negeri juga diharapkan dapat membantu.
Sumber: CRH
CRH telah membuat kemajuan serius dalam keberlanjutan dengan serangkaian inisiatif:
- Ini adalah perusahaan daur ulang terbesar di Amerika Utara, dengan 43.9 juta ton limbah dan produk sampingan dari industri lain yang didaur ulang pada tahun 2023.
- Perusahaan tersebut mengurangi emisi CO₂ sebesar 8% pada tahun 2023, berkat penggunaan 36% bahan bakar alternatif di pabrik semennya.
- Targetnya adalah pengurangan emisi sebesar 30% pada tahun 2030 (dibandingkan emisi tahun 2021).
Hal ini patut dipuji, tetapi dapat dilihat sebagai tindakan yang terlambat dan tidak cukup, mengingat emisi karbon dari industri beton.
Untungnya, CRH juga menjadi pendorong perubahan yang lebih mendasar di sektor ini. Terutama, telah menginvestasikan $75 juta ke perusahaan semen rendah karbon Sublime, bersama dengan raksasa beton Eropa Holcim.
Sistem Sublim Perusahaan ini didirikan dari MIT pada tahun 2020 untuk memanfaatkan elektroliser guna memproduksi semen pada suhu ruangan, menggantikan tungku pembakaran yang boros energi dan bahan bakar fosil. Teknologi ini juga memungkinkan penggunaan sumber kalsium sebagai bahan baku, sehingga menghindari pelepasan CO₂ dari batu kapur.
Fasilitas komersial pertama Sublime di Holyoke diperkirakan akan dibuka paling cepat pada tahun 2026. Jika terbukti sukses, fasilitas ini dapat menjadi terobosan nyata bagi industri semen, dan dapat membuka jalan menuju produksi beton rendah emisi yang dapat diskalakan.
CRH juga berinvestasi pada perusahaan rintisan dekarbonisasi dan keberlanjutan lainnya:
- masuk €23.7 juta Teknologi Planet Keren, mengembangkan solusi penangkapan karbon untuk industri yang secara tradisional sulit didekarbonisasi.
- $34.7 juta oleh CRH dan investor lainnya di Teknologi Daur Ulang Karbon, menggunakan solusi mineralisasi serba listrik untuk menyimpan CO₂ secara permanen dalam produk sampingan industri dan mineral, seperti semen, plastik, produk konsumen, pupuk, dan farmasi.
- AI yang tersembunyi, sebuah platform 'resep sebagai layanan' yang bekerja sama dengan produsen beton lokal, mengoptimalkan bahan-bahan lokal dan meminimalkan jumlah semen yang digunakan menggunakan analisis AI, sehingga mengurangi jejak karbon CO₂ dan biaya produksi beton.
- Pendanaan Seri B FIDO AI adalah perusahaan rintisan yang menggunakan AI untuk mengurangi konsumsi air dan meningkatkan penghematan air.
Terakhir, CRH juga berinvestasi di Pencetakan beton 3D (3DCP) melalui anak perusahaannya, Amerimix.
Secara keseluruhan, CRH adalah pemimpin yang menguntungkan di industri beton dan konstruksi dan sangat aktif mempersiapkan dekarbonisasi industri, baik secara langsung di fasilitas yang ada maupun dengan menjadi penyedia modal utama bagi perusahaan rintisan inovatif yang menciptakan teknologi produksi semen dan beton generasi berikutnya, termasuk dekarbonisasi dan pencetakan 3D.
Berita dan Perkembangan Terbaru Saham CRH (CRH)
Studi Referensi
1. Nicolas A. Gonsalves dkk.,. Pencetakan 3D infrastruktur berkelanjutan menggunakan beton tanah liat cepat mengeras dengan aditif berbasis bio. Komposit Lanjutan dan Material Hibrida. Volume 8. 01 Oktober 2025. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
