據(jù)統(tǒng)計(jì),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(xiàng)3D混凝土打印技術(shù)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(xué)(NTU Singapore)的科學(xué)家開發(fā)出一種能夠捕獲碳排放的3D混凝土打印技術(shù),為減少建筑行業(yè)的環(huán)境影響開辟了新的途徑。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)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(shí)間和降低勞動(dòng)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(shí)現(xiàn)CO2的直接儲存。研究結(jié)果表明,這種CO2與蒸汽注入方法不僅增強(qiáng)了混凝土的力學(xué)性能,還使其強(qiáng)度優(yōu)于傳統(tǒng)3D打印混凝土。
研究的首席負(fù)責(zé)人、南洋理工大學(xué)機(jī)械與航空航天工程學(xué)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(xiàng)3D混凝土打印技術(shù)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(jī)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(jié)構(gòu)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(tuán)隊(duì)表示,這項(xiàng)創(chuàng)新不僅有助于實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),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(shù)將3D打印機(jī)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(yīng),轉(zhuǎn)化為固態(tài)形式被永久儲存,同時(shí)蒸汽則促進(jìn)CO2的吸收并提升結(jié)構(gòu)性能。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,該技術(shù)使3D打印混凝土的可打印性提高了50%,結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性也顯著增強(qiáng)。其中,壓縮強(qiáng)度提升36.8%,抗彎強(qiáng)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(tuán)隊(duì)的成員指出,當(dāng)前全球正加速應(yīng)對氣候變化,這項(xiàng)技術(shù)將為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,捕獲和利用二氧化碳進(jìn)行3D混凝土打印,不僅能夠建造更堅(jiān)固、更環(huán)保的建筑,還將推動(dòng)建筑技術(shù)邁向新高度。
目前,南洋理工大學(xué)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?yán)脧U氣替代純二氧化碳,進(jìn)一步降低環(huán)境影響。
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