Zaļais Betons

Apbūvētās vides aizsardzība no dabas spēkiem ar aizsprostiem un jūras sienām ir svarīgs darbs (skat. Saving Holande) , tāpat kā dabiskās vides aizsardzība no inženierijas pasaules. Taču 21. gadsimta inženierim ir jāraugās arī uz dabas pasauli kā uz spēcīgu dizaina partneri un ilgtspējīgu risinājumu avotu. Laba vieta, kur sākt, ir izpētīt veidu, kā dabiskie materiāli tiek konstruēti nanomērogā, un smelties no tiem iedvesmu, izstrādājot paši savus materiālus. Ņemiet, piemēram, būvinženiera izvēlēto būvmateriālu: betonu, vecākais inženierijas būvmateriāls un viens no visplašāk patērētajiem materiāliem uz zemes, otrajā vietā aiz ūdens.

Katru gadu tiek saražoti 1,89 miljardi tonnu cementa, kas ir galvenā betona sastāvdaļa, un tas ir pietiekami, lai saražotu vienu kubikmetru betona uz katru dzīvu cilvēku. Diemžēl cements ir galvenais atmosfēras oglekļa dioksīda avots, galvenokārt tāpēc, ka tas tiek iegūts, sadedzinot fosilo kurināmo, lai uzsildītu kaļķakmeni un mālu pulveri līdz 1500 °C, kas maina tā molekulāro struktūru. Kad cementa pulveris vēlāk tiek sajaukts ar ūdeni un granti, ieguldītā enerģija tiek atbrīvota ķīmiskajās saitēs, kas veido kalcija silikāta hidrātus – līmi, kas saista granti, veidojot betonu. Cementa ražošana veido aptuveni 7 līdz 8 procentus no visām cilvēku radītajām oglekļa dioksīda emisijām.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2007. gada jūlija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Ja mēs varam izstrādāt jaunu cementu, kura ražošana rada tikai uz pusi mazāk oglekļa dioksīda, mēs panāksim ievērojamu kopējo oglekļa dioksīda emisiju samazinājumu. Un cilvēka kauls varētu mums parādīt, kā to izdarīt.

Cementa stiprums lielā mērā izriet no tā, kā kalcija silikāta hidrāti paši savācas daļiņās, kas iesaiņojas kopā ar augstāko iespējamo blīvumu sfēriskiem objektiem. Cilvēka kauls vai, precīzāk, apatīta minerāli kaulos, sasniedz ļoti līdzīgu iepakojuma blīvumu nanomērogā, tomēr tas tiek ražots ķermeņa temperatūrā bez ievērojamas oglekļa dioksīda izdalīšanās. Nanomērogā kaulam ir daudz kopīga ar betonu: tas galvenokārt sastāv no kalcija; tā stiprībai ir nozīmīga berzes sastāvdaļa; un kolagēna proteīni palīdz to nostiprināt, līdzīgi kā tērauda stieņi stiprina betonu.

Protams, ar kauliem apatīta minerālvielu mitrināšana un sacietēšana aizņem apmēram mēnesi, vairāk laika, nekā mēs varam atļauties būvlaukumos. Bet, ja mēs varam atrast veidu, kā atdarināt procesu un to paātrināt, mēs varētu to atkārtot, veidojot jaunu būvmateriālu.

Šis ir tikai viens piemērs pētniecībai, kuras pamatā ir neierobežotie dizaini, ko piedāvā dabas pasaule, un no tiem tiek iegūti inženiertehniskie pamatprincipi.

Franz-Josef Ulm, materiālu eksperts, ir MIT Civilās un vides inženierijas katedras profesors.

paslēpties