A beton a leggyakrabban előforduló ember által gyártott anyag. Épületeket, felhőkarcolókat hidakat, emlékműveket építünk belőle, az ebből készült utakon járunk (vagy akár vezetünk), és bizony helyeken akár még a halottakat is beton koporsóban vagy kriptában lelik meg végső nyugalmukat.

Először a rómaiak használtak egy a mai betontól kissé eltérő betonszerű anyagok, amely rendkívül tartósnak bizonyult. Bár a cement és beton készítés tudománya a feledésbe merült a középkorban, az ipari forradalom kezdetén újra felfedezték. De a mai beton, amit gyakran vassal erősítenek meg, sajnos nem annyira tartós, mint a régi római (vas nélküli) verzió. A mai betonból készült épületek nagyjából száz év után által elkezdenek komolyan veszíteni a szilárdságukból.

Ennek ellenére elképesztő mennyiségű betont használunk fel napjainkban. Becslések szerint minden jelenleg élő emberre kb. 40 tonna beton jut most, és ehhez évi további fél tonnát adunk hozzá minden évben. Vaclav Smil, a Making of the Modern World írója szerint Kína 2011 és 2013 között több betont öntött, mint tette azt az Amerikai Egyesült Államok a huszadik században összesen.

A betonnal kapcsolatban minden óriási, a hozzá kapcsolódó szén-dioxid kibocsátást is beleértve. Az biztos, hogy a modern világ nem létezne beton nélkül. De az is nagyon valószínű, hogy a modern világ klímaváltozás miatti pusztulásához is jelentősen hozzájárul majd a beton létezése. Ez amiatt van, mert a beton készítéséhez szükséges cement gyártásakor rengeteg szén-dioxid szabadul fel melléktermékként. Egy 2018-as tanulmány szerint a cement ipar a teljes globális szén-dioxid kibocsátás kb. 4%-ért felel, ami pl. a repülés kibocsátásának kb. kétszerese, és csak kevéssel marad a személyautók által a légkörbe kipufogott szén-dioxid mennyisége alatt.

Ez az oka annak, hogy a beton készítés kérdésében égető szükség lenne egy alapvető újításra. Még ha sikerül is megoldani azt, hogy a fosszilis energiahordozók felhasználását teljesen megszüntessük, és helyette csak nap- és szélenergiára támaszkodva, pl. csak elektromos autókkal közlekedjünk, ez még nem lesz elég ahhoz, hogy ténylegesen megszüntessük a világ szén-dioxid kibocsátását.

Ahhoz, hogy a nettó zéró kibocsátást elérhessük néhány évtizeden belül az is kell majd, hogy találjunk olyan technológiákat, amelyekkel effektíven meg lehet kötni a levegő szén-dioxid tartalmát. Ennek az egyik módja pont az lehetne, hogy a szén-dioxidot a folyamatosan növekvő emberi tevékenység által létrehozott mesterséges (épített) környezetben, a betonban tároljuk.

Az üzleti elemzők szerint egy ilyen technológiának nem csak a környezet lenne a nyertese: egy nagyjából 1 billió dolláros ipar vár egy használható felfedezésre, amely segítségével nem nettó szén-dioxid kibocsátó, hanem nettó szén-dioxid elnyelő ipari szektorrá változhatna át.

A cementgyártás során mészkövet és anyagot (szilikátokat) égetnek ki magas hőmérsékleten, nagyjából 1400 fokon. Ezt jelenleg rendszerint széntüzeléssel érik el a gyártók. A cement viszonylagos összetétel iránti relatív érzéketlensége, a cement összetevőinek általános elérhetősége, a beton könnyű formálhatóságával és nagy szilárdságával párosítva olcsó és univerzális építőanyaggá teszi azt.

A cementgyártással kapcsolatos szén-dioxid kibocsátás egy része a mészkő égetésekor felszabaduló mennyiséggel és a kőszén elégetésével kapcsolható össze. A mészkő (CaCO3) hevítésekor égetett mész (CaO) keletkezik, miközben a szén-dioxid (CO2) távozik. Az égetett mész reagál az agyagban levő apró homokszemcsékkel (SiO2), amiből aztán különböző kalcium szilikátok keletkeznek, amit a köznyelv cementnek hív.

A cement a beton ragasztóanyaga. A hozzáadott víz hatására a cement elkezdi a levegőből felvenni a szén-dioxidot, hogy ismét mészkővé alakuljon át. Ha eközben sódert vagy más köves-homokos anyagok keverünk hozzá, a cement ezeket a megszilárdulás során összeragasztja és ezáltal létrejön a közismert beton. A hétköznapi beton fajták rendszerint csak 20% vagy még ennél is kevesebb cementet tartalmaznak.

Az egyik fontos oka annak, hogy a cement gyártás nagy szén-dioxid kibocsátással jár az, hogy a cement megkötésekor nem veszi fel a gyártása során kibocsátott szén-dioxid teljes mennyiségét.

A teljes kibocsátás többféleképpen csökkenthető. Először is a kőszén kiváltható más, alacsonyabb szén-dioxid kibocsátású hőtermeléssel. Aztán a cement összetevői, a kész cement és a beton szállításánál is használhatunk környezetbarátabb megoldásokat.

De az igazi nagy csökkenést mégiscsak a cement készítésének megváltoztatásával lehet elérni, vagyis azzal, hogy kevesebb szén-dioxidot termeljünk a gyártása során és többet nyeljen el a beton a szilárdulás folyamata közben.De erre még fejlesztettek ki ipari méretekben is felhasználható megoldást.

A természetben is előforduló kalcium szilikátok, mint pl. a wollastonite, elméletileg cement alapanyagok lehetnének. A Solidia Technologies startup is ebben az irányban indult el, hiszen egy ilyen új cement esetében nem kell a gyártás során az alapanyagokat felhevíteni, sőt, a beton megszilárdulása közben érdemleges negatív szén-dioxid kibocsátást lehetne elérni a szén-dioxid aktív megkötésével.

Bár az ötlet jól működött a laborban, ipari szinten komoly problémába ütközött: nincs a világon elég wollastonite. Nagyjából 1,5 millió kilogrammnyit bányásznak évente, ami elenyésző mennyiség az éves 100 milliárd kilogrammnyi cementgyártás és fogyasztás mellett csak az USA területén.

De ennek ellenére a Solidia és más cégek tovább próbálkoznak. A cementgyártás szén-dioxid kibocsátását előbb vagy utóbb meg kell szüntetni. A legjobb persze az lenne, ha sikerülne egy olyan technológiát is találni, amellyel tényleges negatív kibocsátást lehet majd elérni.

 

• beton
• cement
• környezetvédelem
• wollastonite