Бетон — один из самых распространенных материалов на Земле благодаря своей высокой прочности и низкой стоимости. Но это и один крупнейших источников выбросов углекислого газа. Чтобы сделать этот материал более экологичным, инженеры из Университета штата Вашингтон разработали новый метод изготовления бетона, который в процессе производства поглощает больше углерода, чем выделяет. Прочность материала при этом сохранилась.

Процесс изготовления цемента — ключевого элемента бетона — требует очень высоких температур, для достижения которых сжигается топливо и происходит выделение больших объемов CO₂. Частично нагрев можно компенсировать переходом на возобновляемые источники энергии, но химические реакции в смеси все равно выделяют большое количество углекислого газа, и этого сложно избежать. На производство цемента приходится до 8% всех выбросов углекислого газа человечеством.

Ученые уже корректировали формулу, пытаясь уменьшить углеродный след бетона. Например, заменили известняк, используемый в бетоне, вулканической породой или добавляли диоксид титана, строительные отходы, пищевую соду. Другие исследователи пытались использовать микроводоросли для выращивания известняка.

В недавнем исследовании ученые разработали новый метод получения цемента с использованием биоугля — древесного угля, изготовленного из органических отходов и прошедшего специальную обработку для повышения прочности. Прошедший специальную промывку биоуголь оказался способен поглощать до 23% углекислого газа из окружающего воздуха.

Во время экспериментов команда создала цемент, содержащий 30% обработанного биоугля. А полученный бетон оказался углеродно-отрицательным — он поглощал больше углекислого газа, чем выделялось при производстве материала. По подсчетам исследователей, 1 кг 30-процентного биоугля поглощает примерно на 13 г CO₂ больше, чем выбрасывает в химической реакции при производстве цемента. Это может показаться не таким уж большим достижением, но, учитывая, что обычный бетон выделяет около 900 г углекислого газа на 1 кг материала, это отличный результат.

При этом новый бетон, как ожидается, в силу особенностей своего химического состава будет в небольших количествах продолжать поглощать CO₂ в течение всего срока службы — несколько десятилетий.

Важно и то, что бетон с биоуглем сохраняет свою прочность. При измерении через 28 дней его прочность на сжатие составила 27,6 МПа, что примерно соответствует прочности обычного бетона. Ученые продолжат оптимизировать и масштабировать метод, а также проверят, насколько хорошо полученный бетон противостоит атмосферным воздействиям и другим видам повреждений.