تمیز کردن یکی از رایج ترین مواد در جهان | اخبار MIT

جولای گذشته، در زیرزمین غبار آلود ساختمانی در سیاتل، واشنگتن، حدود 60 تن بتن به عنوان بخشی از بازسازی یک ساختمان تاریخی ریخته شد. برای یک خارجی، این سایت فقط یک سایت شغلی دیگر به نظر می رسید. حتی برای کارگرانی که آن روز بتن می ریختند و شکل می دادند، کم و بیش طبق معمول کار بود.

در واقع، این مناسبت نامرتب و به طور قطعی غیرجذاب نقطه عطفی در مسابقه کاهش گیگاتن های انتشار جهانی CO2 بود. این به این دلیل است که بتن با استفاده از یک ماده اتصال پایدارتر ساخته شده توسط استارتاپ C-Crete ساخته شده است. برای موسس و رئیس سی کرت، روزبه ساوری، دکترای ’11، این واقعیت که کار به طور عادی پیش رفت موفقیت بزرگی بود. به این دلیل که پاکسازی صنعتی به بزرگی و محافظه کارانه ساخت و ساز نیازمند یک انتقال بدون درز و ارزان است.

ساواری توضیح می دهد: «خوشحالم که با ساختمانی پرچمدار شروع نکردیم که ممکن است نشان دهد که تنها شرکت های ثروتمند می توانند آن را بپردازند. سیمان آنقدر فراوان و کالایی کم‌هزینه است که اگر محصول جدیدی بخواهد بر انتشار دی‌اکسید کربن آن تأثیر بگذارد، باید به بازار انبوه نفوذ کند، جایی که همه می‌توانند با آن طنین انداز شده و از پس آن برآیند.»

کربن زدایی بتن باعث کاهش واقعی انتشار گازهای گلخانه ای می شود. اگرچه برآوردها متفاوت است، اما آژانس بین المللی انرژی یافت صنعت سیمان مسئول حدود 7 درصد از انتشار CO2 ناشی از انسان در سراسر جهان است. بتن پس از آب دومین ماده پرمصرف در جهان است. ساواری دوست دارد بگوید که حتی مصرف آب نیز در این رتبه بندی متورم است، زیرا از آن برای ساخت بتن استفاده می شود.

مواد در انتظار ثبت اختراع C-Crete با مواد اولیه معدنی موجود در محل و محصولات جانبی صنعتی متصل می شوند تا بتن بدون سیمان بسازند. این مواد را می توان بدون دماهای بالای مورد نیاز برای تولید سیمان پرتلند تولید کرد و نیاز به انرژی را کاهش داد. این شرکت می‌گوید بایندر C-Crete نیز در طول زمان CO2 را جذب می‌کند و چرخه زندگی این ماده را سبزتر می‌کند.

ساواری می‌گوید: «دیدگاه ما این است که بتوانیم از ترکیب پوسته زمین برای ساختن چسب‌های سیمانی استفاده کنیم. استفاده از سیمان در همه جا وجود دارد و نیازی به ارسال آن در سراسر جهان نیست.

اکنون، با آنچه ساواری آن را اولین ریختن بتن بدون سیمان پرتلند در ایالات متحده تحت کمربند خود در سیاتل می‌نامد، C-Crete امیدوار است از منافع و مشارکت‌های گسترده برای گسترش سریع سرمایه‌گذاری کند.

ساواری می‌گوید: «یک ماده می‌تواند چنین تأثیر بزرگی داشته باشد. هدف ما این است که سیمان پرتلند با قدمت یک قرن را با استفاده از مواد محلی دوباره اختراع کنیم و این امر در ساخت و ساز به کار گرفته شود.

از 100 هزار دلار تا یک محصول

در اواخر دهه 2000، ساواری دکترای خود را در بخش مهندسی عمران و محیط زیست MIT دنبال کرد. اما او همچنین دوره هایی را در علم مواد، تجارت و فیزیک گذراند تا درک خود را از سیمان بیشتر کند. او همچنین در زمانی که در MIT بود به مرکز تازه تاسیس MIT Concrete Sustainability Hub پیوست

ساوری می‌گوید: «علم سیمان یک حوزه بین‌رشته‌ای است، بنابراین مجبور شدم خودم را در زمینه‌های مختلف آموزش دهم. این موضوع مرا در معرض فناوری ها و استارت آپ ها در رشته های مختلف قرار داد. من با چندین شرکت ملاقات کردم که سعی داشتند به مسائل مربوط به مواد کامپوزیت و کارآیی انرژی رسیدگی کنند، و سعی کردم فکر کنم که چگونه می توانم از آن مشکلات و راه حل ها چیزی بیاموزم و آنها را در مواد پیچیده خودم به کار ببرم.

در آن زمان، مفهوم سیمان کم کربن هنوز در مراحل ابتدایی خود بود، اما این امر باعث نشد که ساواری جایگزینی با کربن کمتر برای مواد فوق العاده در مسابقه کارآفرینی 100 هزار دلاری MIT پیشنهاد کند. ساواری برنده مسابقه شد که به او اجازه داد تا این ایده را بیشتر دنبال کند. او C-Crete را در سال 2010، آخرین سال حضورش در MIT، تأسیس کرد.

ساواری می‌گوید: «من از MIT سپاسگزارم که به من این فرصت را داد تا رویاهای بزرگ داشته باشم. ما هنوز در سطحی که می خواهیم اجرا نمی کنیم، اما در مسیر خوبی هستیم. MIT عامل بزرگی در بذر دادن این ایده، پرورش آن در ابتدا و ایجاد اعتماد به نفس برای مقابله با این صنعت سخت و سنگین و کربن بود.

در طول دهه بعد، ساواری به کار با ترکیب مواد ادامه داد. امروزه برای ساخت بتن، کارگران سیمان پرتلند را با آب مخلوط می‌کنند که خمیری ایجاد می‌کند که به موادی مانند ماسه و سنگ می‌چسبد. تولید سیمان بخش گران و کربن فشرده بتن را تشکیل می‌دهد، بنابراین ساواری می‌خواست مجموعه‌ای از مولکول‌ها را بیابد که می‌توانند یک چسب سیمان مانند تولید کنند.

ساواری می‌گوید: «در آزمایشگاه ما احتمالاً حدود 2000 فرمول را شناسایی کردیم که کار نمی‌کردند. اما پس از هر شکست در طول سال‌ها، درس‌ها را می‌گرفتیم و می‌گفتیم، “باشه، یکی دیگر پایین آمد.” ما در حال محدود کردن گزینه‌هایمان بودیم، اگرچه کاملاً ادیسونی نبود و دستورالعمل‌هایی داشتیم.»

ترکیب مولکولی C-Crete که در نهایت بر روی آن مستقر شد، همچنان در دست بررسی است، زیرا شرکت منتظر ثبت اختراعات خود است، اما آزمایشات شخص ثالث نشان داده است که الزامات عملکرد سیمان پرتلند، مانند استحکام و جریان پذیری را برآورده می کند.

ساواری می‌گوید: «از آنجایی که صنعت به سیمان پرتلند بسیار استفاده می‌شود، و همچنین به دلیل تعهدات مربوط به پروژه‌های ساختمانی، اگر استفاده از یک محصول جدید پیچیده باشد یا رفتار متفاوتی داشته باشد، پیمانکاران و کارگران تغییر نمی‌کنند. «بهتر است این یک فناوری در حال اجرا باشد که حداقل یا بدون تغییر در رفتار فعلی بتن، از اجزای مخلوط خشک آن تا مراحل مایع و سخت شدن آن، باشد. ما می‌خواستیم C-Crete را به آسانی و تا حد امکان به روش‌های معمول نزدیک کنیم.»

C-Crete علاقه زیادی به مشارکت دارد، از جمله از طرف شرکت‌های مخلوط آماده، که کامیون‌ها را با ظرف چرخان سیمان در پشت کار می‌کنند.

ساواری می‌گوید: «تنها کاری که آنها باید انجام دهند این است که کلاسور ما را بگیرند و آن را با سیمان پرتلند تعویض کنند. بتن به دست آمده همان طرح مخلوط را دارد. این همان نسبت شن به سیمان و ماسه به سیمان و مواد افزودنی است.»

تحقق سیمان سبز

مرکز تولید فعلی سی کریت می تواند روزانه ده ها تن از چسب خود را تولید کند. یک تولید کننده معمولی سیمان می تواند بیش از 2000 تن در روز تولید کند. اما این شرکت قصد دارد با تولیدکنندگان همکاری کند تا به سرعت افزایش یابد و ساواری از معماران، مهندسان، شرکت‌های ساختمانی و صاحبان ساختمان‌ها در سراسر جهان برای استفاده از کلاسور C-Crete درخواست‌هایی دریافت کرده است.

ساواری می گوید: “به دلیل نگرانی در مورد انتشار کربن، افراد بیشتری به حل این مشکل علاقه مند هستند.”

C-Crete همچنین به نوآوری در مواد خود ادامه می دهد. در این ماه، وزارت انرژی ایالات متحده 2 میلیون دلار به این شرکت اعطا کرد تا راه هایی را برای استفاده از دی اکسید کربن جذب شده از هوا در بتن خود ایجاد کند که آن را کربن منفی می کند. اوایل ماه سپتامبر، C-Crete تقریباً یک میلیون دلار دیگر از این بخش دریافت کرد تا انواع موادی را که می تواند برای ساخت بتن بدون سیمان استفاده کند، گسترش دهد.

اما در حال حاضر، C-Crete در درجه اول بر تولید و استقرار فناوری موجود خود متمرکز است. خوشبختانه، ساواری معتقد است صنعت شروع به به اشتراک گذاشتن احساس فوریت او در مورد این مشکل کرده است.

ساواری می‌گوید: «از زمانی که من در MIT کار می‌کردم، زمانی که ما علاقه زیادی به بازار نداشتیم، همه چیز تغییر کرده است. “به نظر می رسد ما در نقطه اوج هستیم. اکنون تناسب خوبی با محصول با بازار وجود دارد. به محض اینکه مقیاس را افزایش دهیم و طبق برنامه اجرا کنیم، تأثیر زیادی خواهد داشت.»