據(jù)統(tǒng)計,水泥每年產(chǎn)生約16億噸二氧化碳排放,占全球碳排放量的8%,而這項3D混凝土打印技術提供了一種可減少碳排放的替代方案。 新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)的科學家開發(fā)出一種能夠捕獲碳排放的3D混凝土打印技術,為減少建筑行業(yè)的環(huán)境影響開辟了新的途徑。這項創(chuàng)新技術已發(fā)表在《Carbon Capture Science & Technology》期刊上,旨在通過減少材料用量、縮短施工時間和降低勞動力需求,從而顯著減少水泥的碳足跡。
該3D混凝土打印工藝通過將蒸汽與工業(yè)過程中的副產(chǎn)品CO2注入混凝土混合物中,從而實現(xiàn)CO2的直接儲存。研究結果表明,這種CO2與蒸汽注入方法不僅增強了混凝土的力學性能,還使其強度優(yōu)于傳統(tǒng)3D打印混凝土。
研究的首席負責人、南洋理工大學機械與航空航天工程學院以及新加坡3D打印中心的教授指出,建筑行業(yè)是全球溫室氣體排放的重要來源,而這項3D混凝土打印技術提供了一種可減少碳排放的替代方案。該系統(tǒng)不僅能改善混凝土的機械性能,還可有效回收工業(yè)產(chǎn)生的CO2,并將其封存于3D打印結構中。這一方法為傳統(tǒng)水泥高碳排放問題提供了新的解決途徑。
研究團隊表示,這項創(chuàng)新不僅有助于實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標,也為減少建筑行業(yè)對高能耗鋼筋混凝土工藝的依賴提供了支持。該技術將3D打印機與CO2泵和蒸汽噴射系統(tǒng)連接,通過打印過程將CO2和蒸汽注入混凝土。CO2與混凝土中的成分發(fā)生反應,轉化為固態(tài)形式被永久儲存,同時蒸汽則促進CO2的吸收并提升結構性能。
實驗數(shù)據(jù)顯示,該技術使3D打印混凝土的可打印性提高了50%,結構的強度和耐久性也顯著增強。其中,壓縮強度提升36.8%,抗彎強度提高45.3%。此外,與傳統(tǒng)3D打印方法相比,該方法能多吸收并封存38%的二氧化碳,體現(xiàn)了較高的環(huán)保效益。
研究團隊的成員指出,當前全球正加速應對氣候變化,這項技術將為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。團隊認為,捕獲和利用二氧化碳進行3D混凝土打印,不僅能夠建造更堅固、更環(huán)保的建筑,還將推動建筑技術邁向新高度。
目前,南洋理工大學與合作伙伴已聯(lián)合申請了美國專利,未來的研究將繼續(xù)優(yōu)化打印工藝,提高效率,并嘗試利用廢氣替代純二氧化碳,進一步降低環(huán)境影響。
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