ساخت سیمان از جلبک

به گزارش آی‌ای، هر ساله حدود دو گیگاتن کربن دی‌اکسید به دلیل تولید و استفاده از سیمان در محیط زیست منتشر می‌شود. طبق گزارش آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده(EPA)، سیمان در بین ۱۰ منبع بزرگ آلودگی صنعتی، رتبه سوم را دارد.

اکنون با کمال تعجب، گروهی از محققان ادعا می‌کنند که می‌توانیم با جایگزین کردن سیمان سنتی با سیمان بیوژنیک جدید مبتنی بر ریزجلبک(ماده‌ای که با استفاده از موجودات زنده ساخته می‌شود) این انتشار کربن ناشی از سیمان را به سرعت متوقف کنیم.

تیمی از محققان دانشگاه "کلرادو بولدر" با همکاری دانشمندان همکار خود در "آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر"(NREL) و دانشگاه "نورث کارولینا ویلمینگتون"(UNCW) یک روش منحصر به فرد کربن‌خنثی با استفاده از سنگ آهک رشد یافته بیولوژیکی ایجاد کرده‌اند. این ماده جدید می‌تواند آلودگی محیطی ناشی از فعالیت‌های ساختمانی در سراسر جهان را به شدت کاهش دهد.

بتن که عمدتاً با استفاده از سیمان، آب و شن ساخته می‌شود، پرمصرف‌ترین ماده در سراسر جهان در نظر گرفته می‌شود. چه در آمریکای شمالی، چه در اروپا و چه در آسیا، فعالیت‌های ساختمانی را نمی‌توان بدون بتن و به خصوص سیمان تصور کرد.

پروفسور "ویل اسروبار" محقق ارشد این مطالعه و استاد دانشگاه "کلرادو بولدر" ضمن تاکید بر اهمیت بتن، گفت: ما روی این سیاره بیش از هر ماده دیگری، بتن می‌سازیم و این بدان معناست که بتن زندگی همه را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

با این حال، بسیار مایه تاسف است که تولید تجاری سیمان شامل سوزاندن مقادیر زیادی سنگ آهک است که منجر به انتشار گسترده کربن دی اکسید می‌شود. علاوه بر این، کیفیت هوای مناطقی که سیمان در آن تولید می‌شود نیز به شدت به خطر افتاده است، زیرا سوزاندن سنگ آهک باعث آزاد شدن آلاینده‌های مختلف و گازهای سمی در هوا می‌شود.

راه حل این مشکل در سال ۲۰۱۷ در سفری به تایلند به ذهن پروفسور "ویل اسروبار" رسید.

پروفسور "اسروبار" در طول سفر خود متوجه ساختارهای کلسیم کربنات طبیعی در اطراف صخره‌های مرجانی شد. از آنجا که او می‌دانست که سنگ آهک نیز از کلسیم کربنات ساخته شده است. با نگاهی به ذخایر کلسیم کربنات، به ذهن او رسید که شاید بتوان سنگ آهک را به جای استخراج از معادن، به طور طبیعی نیز پرورش داد. وی از خود پرسید: اگر طبیعت می‌تواند سنگ آهک پرورش دهد، چرا ما نتوانیم؟

هنگامی که پروفسور "اسروبار" به ایالات متحده بازگشت، به همراه همکارانش تصمیم گرفتند ریزجلبکی به نام "کوکولیتوفور" را پرورش دهند. اعضای این گونه از جلبک با ایجاد رسوبات کلسیم کربنات در طول فتوسنتز قادر به ایجاد سنگ آهک بیوژنیک هستند. محققان متوجه شدند که برخلاف سنگ آهک طبیعی که میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا در زیر زمین شکل بگیرد، نسخه بیوژنیک کوکولیتوفورها می‌تواند به سرعت تولید شود.

علاوه بر این، کوکولیتوفورها در مقایسه با صخره‌های مرجانی که پروفسور "اسروبار" در تایلند مشاهده کرد، کلسیم کربنات را در زمان کمتری تولید کردند. مواد خام مورد نیاز برای تشکیل سنگ آهک بیوژنیک در آب دریا فقط شامل کربن دی اکسید محلول و نور خورشید بود. همچنین، از آنجایی که ریزجلبک‌ها می‌توانند هم در آب‌های شور و هم در آب‌های شیرین زنده بمانند، می‌توان از آنها برای رشد سنگ آهک تقریباً در هر نقطه از جهان استفاده کرد.

محققان ادعا می‌کنند که تولید سنگ آهک از کوکولیتوفورها به قدری در دسترس و به راحتی امکان‌پذیر است که اگر بخواهید کل تقاضای سیمان در ایالات متحده را برآورده کنید، تنها کاری که باید انجام دهید این است که اجازه دهید کوکولیتوفورها در یک سطح آبی با مساحت حدود دو میلیون هکتار شکوفا شوند، در حالی که این سطح از آب، تنها ۰.۵ درصد از کل زمین موجود در این کشور را اشغال می‌کند.

با کمال تعجب، تولید سیمان از سنگ آهک بیوژنیک نه تنها فاقد تولید کربن یا به عبارتی کربن‌خنثی است، بلکه کربن‌منفی نیز هست، زیرا ریزجلبک‌ها، کربن دی‌اکسید را از محیط خارج کرده و آن را به شکل کلسیم کربنات ذخیره می‌کنند. بنابراین، بتن ساخته شده از این سیمان می‌تواند آغازگر دوره جدیدی از ساخت و ساز پایدار در سراسر جهان باشد.

پروفسور "اسروبار" می‌گوید: برای صنعت، اکنون زمان حل این مشکل بسیار بد فرا رسیده است. ما معتقدیم که اگر نگوییم بهترین راه حل، یکی از بهترین راه حل‌ها را برای صنعت سیمان و بتن برای حل مشکل انتشار کربن داریم.

محققان برای نوآوری خارق‌العاده‌شان، جایزه شغلی بنیاد ملی علوم را در سال ۲۰۲۰ دریافت کردند و اخیراً کمک مالی ۳.۲ میلیون دلاری از وزارت انرژی ایالات متحده(DOE) دریافت کرده‌اند. آنها همچنین با شرکت‌های خصوصی همکاری می‌کنند تا فعالیت‌های تحقیقاتی و تولیدی مرتبط با سنگ آهک بیوژنیک را افزایش دهند.

پروفسور "اسروبار" و همکارانش بر این باورند که ماده انقلابی آنها پتانسیل این را دارد که جایگزین سنگ آهک استخراجی و نجات سیاره زمین از تمام آسیب‌های زیست‌محیطی شود.