Pristupačan, svestran i nevjerojatno čvrst, beton je najčešće korišteni umjetni materijal na svijetu, no istovremeno ima i ogroman ugljični otisak, čineći oko 8% globalnih emisija stakleničkih plinova. Godinama se u sektoru betona i cementa pokušava smanjiti utjecaj na okoliš, a sada je istraživački tim sa Sveučilišta Pennsylvania predstavio rješenje koje kombinira nove materijale i dizajn koji štedi resurse, bez kompromisa po pitanju čvrstoće, piše CNN.
Projekt, nazvan Diamanti, inspiriran je prirodom i koristi robotski 3D pisač za stvaranje složenih, rešetkastih uzoraka s održivom betonskom mješavinom. Dok obični beton apsorbira određenu količinu ugljikovog dioksida, Diamantijeva poboljšana mješavina apsorbira čak 142% više CO2 od konvencionalnih. Njihov prvi dizajn, pješački most, koristi 60% manje materijala zadržavajući pritom mehaničku čvrstoću, ističe Masoud Akbarzadeh, izvanredni profesor arhitekture koji je vodio projekt.
"Kroz milijune godina evolucije, priroda je naučila da materijal nije potreban posvuda", kaže Akbarzadeh. "Ako uzmete presjek kosti, shvatit ćete da je kost prilično porozna, ali postoje određeni uzorci unutar kojih se opterećenje (ili težina) prenosi."
Oponašajući strukture u poroznim kostima, tim je također povećao površinu mosta, što je dodatno povećalo potencijal apsorpcije ugljika za 30%. Projekt, pokrenut 2022. u suradnji sa švicarskom tvrtkom Sika i uz potpore američkog Ministarstva energetike, sada se priprema za izgradnju prvog prototipa u punoj veličini u Francuskoj. Prototip mosta Diamanti dug 10 metara trenutno je izložen u Veneciji.
Čvrstoća, trajnost i sigurnost betona ključni su razlozi njegove globalne popularnosti. Industrija cementa smanjila je emisije ugljika za 25% po metričkoj toni između 1990. i 2023. godine, no ukupne emisije sektora danas su veće nego 2015. zbog povećane potražnje. Većina emisija, oko 90%, dolazi od cementa, vezivnog sredstva u betonu.
Diamantijeva betonska mješavina koristi dijatomejsku zemlju - prirodno porozan materijal napravljen od fosiliziranih algi - kako bi zamijenila dio cementa. Ovaj biomineral stvara "kanale" u betonu koji omogućuju prodiranje ugljikovog dioksida ispod površine. Iako stručnjaci vide potencijal, upozoravaju da će za širu primjenu biti potrebno osigurati lanac opskrbe dijatomejskom zemljom.
Inovativni dvostruki pristup projekta Diamanti nudi rješenja koja se mogu koristiti zajedno ili odvojeno. "Čak i bez inovacije materijala, sama veća površina omogućuje veću apsorpciju CO2", objašnjava Du Hongjian, stručnjak koji nije bio uključen u projekt.
Most Diamanti je modularan, a svaki blok ispisuje se pomoću robotske ruke i zatim povezuje zateznim kabelima. Prema Akbarzadehu, 3D ispis smanjuje vrijeme izgradnje, materijal i potrošnju energije za 25%, a potrebu za čelikom za čak 80%. Ova tehnika smanjuje troškove izgradnje za 25% do 30%.
Tim je prvo izgradio prototip od pet metara, a zatim i verziju od 10 metara koja je prošla sva testiranja opterećenja s izvrsnim rezultatima. "Nadmašilo je sva naša očekivanja", rekao je Akbarzadeh. Iako je prvotni plan bio izgraditi most u Veneciji, zbog promjene gradskih propisa traži se nova lokacija. U rujnu je projekt dobio odobrenje za izgradnju svog prvog mosta u Francuskoj, a lokacija se još uvijek definira.
Osim mostova, tim istražuje i druge arhitektonske primjene, poput montažnih podnih sustava. Akbarzadeh se nada da Diamanti može stvoriti "potpuno novi svijet mogućnosti" za beton.