Sementproduksjon står for så mye som omtrent åtte prosent av de totale globale utslippene.
– Dette skyldes den kjemiske reaksjonen i sementproduksjonsprosessen. Når kalkstein, som er hovedingrediensen i sement, varmes opp for å lage klinker, et mellomprodukt i sementproduksjon, frigjøres mye CO2, forteller førsteamanuensis på OsloMet, Sarra Drissi.
– De store CO2-utslippene kommer også av at det trengs mye energi for å produsere sement, som rundt om i verden ofte kommer fra forbrenning av fossilt brennstoff.
De store utslippene har bidratt til at det nå er stort press på byggebransjen for å ta i bruk mer miljøvennlige materialer som kan bidra til å redusere utslippene.
Miljøvennlige materialer
– Alternativt kan vi tenke oss at naturlige, tilgjengelige mineraler som leire, eller biprodukter fra kullforbrenning som flyveaske og slagg fra metallproduksjon, kan brukes til å erstatte sementen i betong.
– Eller vi kan bruke bygge- og riveavfall, og avfall fra produksjon av ferdigbetong. Defekte prefabrikkerte betongplater kan også brukes.
– Når vi bruker disse materialene igjen, knuser vi dem og får noe vi kaller resirkulert tilslag.
Dette reduserer behovet for nye råvarer, og bidrar dermed til å redusere CO2-utslippene knyttet til utvinning og transport av disse materialene.
Og under knuse- og behandlingsprosessen av resirkulerte tilslag, blir det også produsert en enorm mengde resirkulert betongpulver (RCP). Dette betongpulveret har evnen til å ta opp i seg en betydelig mengde CO2.
– Dette kan ha stor betydning for å redusere utslippene fra byggenæringen. Vi kan både redusere sementforbruket og i tillegg bruke avfallet i stedet for å kaste det.
– Gevinsten kan bli stor om vi lykkes med å erstatte sement med andre materialer og lagre CO2 i betong, mener Sarra Drissi. Her i laben på OsloMet. Foto: Olav-Johan Øye
Utfordrende å få betongen sterk nok
Det er imidlertid fortsatt tekniske utfordringer med å erstatte sement med disse materialene, og Sarra Drissi er en av dem som har engasjert seg i problemstillingen i sin forskning.
– Det er en utfordring å få betongen sterk nok, og tåle ekstrem miljøpåvirkning godt nok, med bruk av andre materialer.
Et problem med å erstatte den vanlige sementen, som kalles portlandsement, med andre materialer er at styrken til betongen vil utvikle seg veldig sakte.
CO2 kan gjøre betongen sterkere
– Vi prøver derfor å bruke CO2-herding for å fremskynde utviklingen av styrken til betong laget av supplerende materialer som flyveaske, slagg og annet.
CO2 reagerer da med komponentene i betongen for å danne kalsiumkarbonat, som er et sterkt og holdbart materiale. Dette bidrar til å øke styrken til betongen raskere.
– CO2 kan også brukes til å behandle betongpulveret (RCP). Vi bruker hovedsakelig en såkalt våt karbonatiseringsmetode ved å løse opp pulveret i vann, og deretter boble CO2 inn i løsningen.
– CO2 reagerer da med deler av materialet som inneholder mye kalsium, og det dannes kalsiumkarbonat og silikagel som kan brukes som delvis erstatning for sement i betongblandinger. Denne prosessen er kjent som karbonatisering.
Stort potensial, men mange utfordringer
Selv om CO2-herding av betong og karbonatisering av betongpulver har et betydelig potensial til å redusere CO2-utslipp og fremme gjenbruk av betongavfall, er det fortsatt mange utfordringer som må overvinnes før det kan brukes i stor skala.
Det er for eksempel mangel på en standard framgangsmåte, det er høye kostnader involvert, det trengs bedre kontroll over karboneringsprosessen, og det er behov for å utdanne og trene industrien i å bruke disse nye teknikkene.
Men gevinsten er stor når denne metoden kan brukes:
– For eksempel vil noe CO2 lekke etter at du har lagret det under sjøen eller under bakken. Men når du bruker CO2 i betong, vil du virkelig fikse dette med CO2-utslipp, fordi CO2 vil reagere med kalsiumrikt materiale, og omdannes til kalsiumkarbonat, som betyr at det ikke slippes ut i luften, men blir et produkt i selve betongen.
Referanser
Yuguang Mao, Sarra Drissi, Xiang Hu, Jian Zhang og Caijun Shi: Effect of wet carbonated recycled cement paste powder on the rheology of cement paste, Cement and Concrete Research, Volume 181, July 2024, 107553 (sciencedirect.com).
Pingping He, Sarra Drissi, Xiang Hu, Jianhui Liu og Caijun Shi: Properties of CO2-cured cement incorporating fly ash and slag subjected to further water curing, Cement and Concrete Composites, Volume 152, September 2024, 105633 (sciencedirect.com).
