Виробництво добавок
Швидковисихаюча глино-конопляна полімерна суміш, надрукована на 3D-принтері, замінить бетон
Securities.io дотримується суворих редакційних стандартів і може отримувати винагороду за перевірені посилання. Ми не є зареєстрованим інвестиційним консультантом, і це не є інвестиційною порадою. Будь ласка, перегляньте наші розкриття партнерів.
Екологічні обмеження бетону: використання піску та викиди CO₂
Протягом останніх кількох десятиліть бетон став центральним матеріалом у будівництві, особливо в щільно забудованих міських середовищах. Він поступово замінив цеглу, камінь та дерево завдяки своїй низькій вартості, простоті використання та масштабованості.
Але без проблем не обходиться.
По-перше, це далеко не екологічний продукт, коли йдеться про споживання ресурсів. Він використовує величезну кількість піску, аж до того, що, згідно зі звітами, у світі «закінчується пісок».
джерело: Візуальний капіталіст
Виробництво цементу також є дуже енергоємною діяльністю. Воно майже виключно працює на викопному паливі, в результаті чого у виробництві цементу, що відповідає за 8% світових викидів CO₂.
Це можна порівняти з викидами від автомобілів та фургонів, які відповідають за 10% світових викидівОтже, підвищення екологічності бетону матиме такий самий вплив, як перехід усіх автомобілів у світі на електромобілі та живлення їх лише зеленою енергією.
Як 3D-друк глиною та коноплями створює низьковуглецеву альтернативу бетону
Паралельно з пошуком більш екологічних альтернатив традиційному бетону, виникла ідея використання принципів 3D-друку для будівництва будинків.
Замість трудомістких методів, таких як кладка цегли, автоматизована 3D-друкарська машина може швидко збирати стіни.
Однак, друк стін не виключає тривалого часу затвердіння, необхідного для бетону; все ще існує 28-денний період очікування, перш ніж конструкція досягне повної міцності.
Дослідники з Університету штату Орегон розробили замінник бетону, який є значно менш вуглецевомістким, залишаючись сумісним з технологією 3D-друку.
Вони опублікували свої результати в журналі «Advanced Composites and Hybrid Materials»1 під назвою "3D-друк сталої інфраструктури з використанням швидкотвердіючого глиняного бетону з біодобавками».
Проведіть пальцем, щоб прокрутити →
| властивість | Традиційний цементобетон | Глино-конопляний полімербетон (OSU) | Низьковуглецевий електролізерний цемент (Sublime) |
|---|---|---|---|
| Binder | Портландцемент, клінкер, випалений методом випалу | Полімерний зв'язувальний матеріал на основі акриламіду з використанням RICFP | Цемент, виготовлений електролізером за кімнатної температури |
| Біологічний / in-situ контент | Низький; переважно видобутий заповнювач | ≈75% глини, піску, конопляних волокон, біовугілля за вагою | Залежить від місцевих джерел кальцію (промислові побічні продукти, гірські породи) |
| Міцність одразу після укладання | Фактично 0 МПа; потрібна опалубка | ≈3 МПа одразу після 3D-друку | Профіль ранньої міцності все ще масштабується та тестується |
| Кількість днів для досягнення структурної міцності 17–24 МПа | Зазвичай до 28 днів | ≈3 дні до перевищення 17 МПа | Орієнтація на подібний або кращий варіант, залежить від суміші та рослини |
| Час повного затвердіння | ≈28 днів | ≈8–14 днів (понад 40 МПа) | Спеціально для заводу; розроблено, щоб уникнути процесу в печі |
| Вуглецевий слід порівняно зі звичайним портландцементом | Високий (викиди з печей та процесів) | Нижче, завдяки використанню біозаповнювачів та відсутності цементної печі | Розроблено для значно нижчої температури, запобігаючи кальцифікації вапняку |
| Можливість 3D-друку | Потрібні опори, повільніше твердне, обмежені звиси | Можна друкувати окремо стоячі звиси та зазори без опор | Рання стадія; фокус на серійному виробництві низьковуглецевого цементу |
Всередині глино-конопляного полімеру: RICFP та біоагрегати
Цемент зазвичай складається з кальцію, кремнію, алюмінію та заліза, які потім нагрівають у печі та подрібнюють на дрібний порошок.
Замість цього дослідники розробили придатний для 3D-друку будівельний матеріал на основі глини, використовуючи метод, відомий як радикально-індукована катіонна фронтальна полімеризація (RICFP).
Він базується на трьох ключових хімічних компонентах:
- Мономер, який полімеризується у присутності вільного радикала.
- Зшиваючий агент, який з'єднує полімерні нитки разом.
- Ініціатор, який під дією високої температури вивільняє вільні радикали, необхідні для початку полімеризації.
Дослідники досягли цього, поєднавши в'яжучу речовину RICFP з глинистим заповнювачем, піском, біовугіллям та конопляним волокном для покращення міцності на стиск, ізоляції та екологічності. До цього було додано в'яжучу речовину, виготовлену з мономеру акриламіду (ACR), зшиваючого агента метиленбісакриламіду (MBA) та персульфату амонію (APS).
Загалом вдалося використати 70–80% біоматеріалів за вагою.
Чудова міцність та швидше твердіння, ніж у традиційного бетону
Головною перевагою цього матеріалу порівняно з бетоном є вища міцність, особливо одразу після 3D-друку.
З міцністю на зведення 3 мегапаскалі (МПа), він дозволяє будувати багатошарові стіни та окремостоячі звиси, такі як дахи.
Ця міцність з часом зростає, створюючи дуже міцну кінцеву будівлю.
«Він перевищує 17 мегапаскалів, міцність, необхідну для житлового конструкційного бетону, лише за три дні, порівняно з цілими 28 днями для традиційного бетону на основі цементу».
Девін Роуч – доцент кафедри машинобудування, Інженерний коледж ОДУ
Ще однією перевагою є час затвердіння: матеріал досягає міцності 17 МПа, необхідної для бетону житлових конструкцій, лише за три дні. Він повністю затвердіває менш ніж за два тижні — порівняно з приблизно 28 днями для традиційного бетону на цементній основі.
Дослідники також протестували різні методи 3D-друку. Вони продемонстрували, що вища міцність та швидка полімеризація дозволяють друкувати нову суміш без підкладкової структури.
Цей новий метод також можна використовувати для друку дверей та вікон звичайної форми, елементів, які зазвичай потребують додаткових матеріалів або спеціальних методів 3D-друку бетону.
«Здатність матеріалу друкувати окремо стоячі конструкції без використання опор, включаючи різноманітні та унікальні можливості друку з фронтально полімеризуючим бетоном».
Що 3D-друк з глини та конопель може означати для майбутніх будівель
Хоча спочатку для будівництва будинків та будівельних матеріалів, надрукованих за допомогою 3D-принтера, використовувався бетон, цілком ймовірно, що цей новий метод будівництва виграє від використання нових матеріалів.
Наразі, оскільки це все ще перебуває на експериментальній стадії, матеріал на основі глини, конопель та біовугілля дорожчий за бетон.
Але подальше вдосконалення та зниження витрат на будівництво, завдяки ефективності 3D-друку, зрештою повинні вивести його на рівень з традиційними матеріалами.
Крім того, вирішальним фактором може стати значний вуглецевий слід, якщо вуглецеві податки почнуть суттєво впливати на вартість цементу.
Інвестування у виробництво цементу
Висновок для інвестора – 3D-друк з глини та конопель та CRH
Глино-конопляний полімербетон все ще перебуває на стадії лабораторних та пілотних досліджень, але він знаходиться в потоці трьох потужних сил: декарбонізації будівництва, автоматизованого 3D-друкованого будівництва та швидкотвердіючих матеріалів, які скорочують терміни реалізації проектів. Поєднання матеріалів, розроблене Університетом штату Орегон, показує, як біозаповнювачі та полімерна хімія можуть забезпечити структурну міцність за лічені дні, а не тижні, зі значно меншим викидом CO₂, ніж традиційний цемент. Для інвесторів публічного ринку CRH є одним із найчіткіших способів ознайомитися з цим переходом. Компанія є найбільшим переробником у Північній Америці, вже почала скорочувати викиди цементу за допомогою альтернативних видів палива та інвестує капітал у розробників низьковуглецевих цементних технологій, таких як Sublime Systems, технології уловлювання вуглецю та оптимізацію сумішей на основі штучного інтелекту. Якщо цемент на основі електролізера та передові 3D-друковані суміші будуть комерційно масштабуватися, існуючі гравці з глобальним розподілом, капіталом та регуляторними відносинами, такі як CRH, будуть найкраще підготовлені для того, щоб взяти на себе відповідальність за перехід, а не бути порушеними ним.
CRH: Лідер сталого розвитку цементу та декарбонізації
(CRH )
Як один зі світових лідерів у виробництві цементу, CRH відіграватиме важливу роль у перетворенні цементного будівництва на більш стійку галузь. Вона посідає перше місце за загальним обсягом поставок будівельних матеріалів як на ринках США, так і на європейському ринку.
Компанія працює в 28 країнах і 3,390 локаціях, налічує 78,500 65 співробітників, при цьому CRH Americas складає 2023% її глобальних продажів у XNUMX році.
CRH очікує, що значні витрати західних урядів на інфраструктуру допоможуть зростати її бізнесу. Тенденції реіндустріалізації та перенесення високотехнологічного виробництва також повинні сприяти цьому.
джерело: CRH
CRH досягла серйозного прогресу в питаннях сталого розвитку завдяки ряду ініціатив:
- Це найбільший переробник відходів у Північній Америці, який у 2023 році переробив 43.9 мільйона тонн відходів та побічних продуктів інших галузей промисловості.
- У 2023 році компанія скоротила викиди CO₂ на 8% завдяки використанню 36% альтернативних видів палива на своїх цементних заводах.
- Він прагне скоротити викиди на 30% до 2030 року (порівняно з викидами 2021 року).
Це саме по собі похвально, але це можна розглядати як занадто мало і занадто пізно, враховуючи викиди вуглецю в бетонній промисловості.
На щастя, CRH також є рушійною силою більш фундаментальних змін у секторі. Примітно, що він інвестував 75 мільйонів доларів США в компанію з низьковуглецевого цементу Sublime разом з європейським бетонним гігантом Holcim.
Піднесені системи була виділена з Массачусетського технологічного інституту у 2020 році для використання електролізера для виробництва цементу за кімнатної температури, замінивши енергоємні печі та печі, що витрачають багато викопного палива. Це також дозволяє використовувати джерела кальцію як вхідний матеріал, уникаючи виділення CO₂ з вапняку.
Очікується, що перший комерційний об'єкт Sublime в Голіоку відкриється вже у 2026 році. Якщо він виявиться успішним, він може стати справжнім переломним моментом для цементної промисловості та відкрити шлях до масштабованого низьковикислотного бетону.
CRH також інвестувала в інші стартапи з декарбонізації та сталого розвитку:
- 23.7 мільйонів євро в Cool Planet Technologies, розробляючи рішення для уловлювання вуглецю для галузей промисловості, які традиційно важко декарбонізувати.
- 34.7 мільйона доларів від CRH та інших інвесторів Технології переробки вуглецю, використовуючи повністю електричне рішення для мінералізації для постійного зберігання CO₂ у промислових побічних продуктах та мінералах, таких як цемент, пластмаси, споживчі товари, добрива та фармацевтичні препарати.
- AICrete, платформа «рецепт як послуга», яка працює з місцевими виробниками бетону, оптимізуючи місцеві матеріали та мінімізуючи кількість цементу, що використовується за допомогою аналізу на основі штучного інтелекту, зменшуючи як викиди CO₂, так і вартість виробництва бетону.
- Фінансування серії B від FIDO AI – це стартап, який використовує штучний інтелект для зменшення споживання води та збільшення економії води.
Нарешті, CRH також інвестує в 3D-друк бетону (3DCP) через її дочірня компанія Amerimix.
Загалом, CRH є прибутковим лідером у бетонній та будівельній промисловості та дуже активно готується до декарбонізації галузі, як безпосередньо на існуючих об'єктах, так і будучи основним постачальником капіталу для інноваційних стартапів, що створюють технології виробництва цементу та бетону наступного покоління, включаючи декарбонізацію та 3D-друк.
Останні новини та події щодо акцій CRH (CRH)
Посилання на дослідження
1. Ніколас А. Гонсалвес та ін. 3D-друк сталої інфраструктури з використанням швидкотвердіючого глинобетону з біодобавками. Передові композити та гібридні матеріали. Том 8. 01 жовтня 2025 року. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
