Minden valamirevaló tudós és mérnök minimum a lehetetlenre keresi a megoldást. A zürichi műszaki egyetem professzorai a következő tíz évben például arra próbálnak választ adni, hogyan tehető klímabarát építőanyaggá a beton úgy, hogy semmit sem veszít legértékesebb tulajdonságaiból, a tartósságból és a biztonságosságból?
Megegyezhetünk abban, hogy a beton a modern kori építészet alappillére: ebből készülnek otthonaink, hídjaink, alagutaink és városaink legtartósabb elemei. Ám miközben a világon már több mint 600 gigatonna betont használtunk fel, a beton gyártása az emberiség szén-dioxid-kibocsátásának akár nyolc százalékáért is felelős. Ez háromszor annyi, mint amennyit a teljes globális légiközlekedés termel. Ha így vesszük, a kérdés mindenképpen létfontosságú, de legalábbis rendkívül lényeges:
hogyan tehetjük a betont – és különösen a vasbetont – klímabaráttá, miközben megőrizzük tartósságát és biztonságát?
Erre keresi a választ Ueli Angst professzor, az ETH Zürich anyagtudósa és építőmérnöke, aki a Werner Siemens Alapítvány támogatásával 10 éves, 10 millió svájci frank értékű kutatási programot indított. Erről számolt be az egyetem nemrég.
Beton, szenvedély és innováció
Polgár László betonmérnök története
A vasbeton Achilles-sarka
A vasbeton a beton és az acél tökéletes házassága, legalábbis elméletben. A beton szilárdsága és az acél hajlékonysága együtt szinte minden terhelést elbír. Ám a kapcsolat sérülékeny: az acél rozsdásodik, ha a beton nem védi meg a nedvességtől és az oxigéntől. A mai építőipari gyakorlat szerint ez a védelem csak akkor hatékony, ha a beton magas lúgosságú, mert ekkor az acél felületén egy védő „passzív réteg” alakul ki.
Csakhogy épp ez a lúgosság az, amiért olyan nagy a betongyártás CO₂-lábnyoma. A lúgosság forrása a cementklinker, amit mészkőből és agyagból, magas hőmérsékleten égetnek ki. A „kalcinálás” során a mészkő szén-dioxidot bocsát ki, és ez a folyamat a teljes kibocsátás 60 százalékáért felelős. Márpedig manapság ez súlyos vétség, értik ezt a laikusok is. A dilemma tehát ez: ha kevesebb mészkövet használunk, csökken a CO₂-kibocsátás, de gyengül a korrózióvédelem.
Nógrád betonszíve: Salgótarján – VIDEÓ
Egy megszürkült álom története.
A lúgosság mítosza
„A magas lúgosságú beton nem szentírás” – mondja Ueli Angst. A kutató szerint ez az 1970–80-as években kialakult mérnöki dogma mára gátolja a fejlődést. Bár a magas pH valóban véd a korróziótól, nem ez az egyetlen út a tartós szerkezetekhez. Angst csapata több száz régi svájci, finn és japán épület betonját elemezte, amelyek már „elveszítették” eredeti lúgosságukat a légköri CO₂ hatására. Az eredmény meglepő volt: csak az épületek 5–10 százalékánál mutattak ki komoly korróziós károkat.
Ez azt sugallja, hogy a korrózió megelőzhető anélkül is, hogy extrém lúgos betonhoz ragaszkodnánk.
A kérdés tehát nem az, hogyan őrizzük meg a lúgosságot száz évig, hanem inkább az, hogyan tartsuk kordában a korrózió folyamatát – véli a professzor.
Új kutatási irány: a korrózió megértése
A zürichi egyetem kutatói laboratóriumi körülmények között, afféle „mini-építkezéseken” dolgoznak: szenzorokkal figyelik a betonacél korrózióját, a nedvesség viselkedését és a pórusszerkezet változását. A cél nem kevesebb, mint új, prediktív modellek létrehozása, amelyek pontosan előrejelzik a betonszerkezetek állapotát, és így hosszabb élettartamot, kevesebb karbantartást, alacsonyabb környezeti terhelést tesznek lehetővé. Angst ezt így foglalja össze:
„Paradigmaváltást szeretnénk: ne a beton lúgosságát stabilizáljuk száz évre, hanem a korróziót tartsuk ellenőrzés alatt.”
A rozsda nemcsak szerkezeti, hanem gazdasági és ökológiai probléma is. Svájcban például évente több mint félmilliárd frankot költenek korrózióvédelmi munkákra és hídjavításokra, ez percenként mintegy ezer frank. A javítások pedig újabb CO₂-kibocsátással járnak, vagyis a nem tartós beton időzített klímabomba.
Betonforradalom a BME laborjában
Meggyőzően szerepeltek a teszteken jövő építőanyagai
Fenntartható cementek: a jövő betonjai
A kutatók az elmúlt húsz évben sokféle megközelítést teszteltek: biogén és geopolimer cementeket, új hőforrásokat, valamint újrahasznosított anyagokat. Ezek az „ökológiai cementek” gyakran ugyanolyan erősek vagy erősebbek is, mint a hagyományosak, mégis sok szakember ódzkodik tőlük a „kevésbé tartós” előítélet miatt. Angst célja, hogy tudományos bizonyítékokkal és mérésekkel lebontsa ezt a bizalmatlanságot, és megmutassa, hogy
a környezetbarát beton nem gyengébb, csak más szemléletet kíván.
A projekt egyik legizgalmasabb vonala az oktatás. Az egyetemen érzékelőkkel felszerelt modelleket építenek, amelyek valós időben mutatják, hogyan viselkedik a beton különböző körülmények között. A professzor emellett YouTube-csatornát is indított, ahol rövid, vizuális anyagokban magyarázza el a vasbeton korrózióját, a fenntartható építőanyagok működését és az új kísérletek eredményeit. Hiába, érteni kell az ismeretátadás, a szemléletformálás, no meg az egyetemisták nyelvén.
Mohás a falad? Örülj neki!
Így menti meg az új holland találmány a városiak életét
Beton, avagy a szén-dioxid-elnyelő anyag
A kutatás hosszú távú víziója még ennél is tovább megy:
mi lenne, ha a beton nemcsak kevesebb CO₂-t bocsátana ki, hanem el is nyelné azt?
Az Angst-labor már dolgozik olyan megoldásokon, ahol a beton pórusaiban mikroorganizmusok segítenek megkötni a levegőből származó szén-dioxidot. Ez a jövőben lehetővé teheti, hogy a meglévő épületek is szénmegkötőként működjenek, vagyis az épített környezet valóban a klímavédelem aktív részesévé váljon.
A Werner Siemens Alapítvány támogatásával megvalósuló, összesen 10 millió svájci frankot felemésztő projekt idén kezdődött, és a tervek szerint 2034-ig tart. Addigra talán meglelik a kutatók a választ. Ha Angst professzor és csapata sikerrel jár, a résztvevők úgy vélik, hogy
az építőipar egyik legnagyobb paradigmaváltása következhet be:
a beton többé nem a klímaváltozás egyik okozója, hanem annak ellenszere lehet.
Forrás: Az ETH Zürich Építőmérnöki, Környezetvédelmi és Geomatikai Tanszékének honlapja, baug.ethz.ch
