Manufaktur aditif
Polimer Tanah‑Lumut 3D Cepat Kering untuk Menggantikan Beton
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Keterbatasan lingkungan beton: penggunaan pasir dan emisi CO₂
Beton telah menjadi material utama dalam konstruksi selama beberapa dekade terakhir, terutama di lingkungan perkotaan yang padat. Biayanya yang rendah, kemudahan penggunaan, dan skalabilitas membuatnya secara bertahap menggantikan batu bata, batu alam, dan kayu.
Namun, beton bukan tanpa masalah.
Pertama, konsumsi sumber dayanya jauh dari berkelanjutan. Beton menggunakan pasir dalam jumlah sangat besar, sampai-sampai berbagai laporan menyebut bahwa dunia sedang “kehabisan pasir”.
Sumber: Visual Capitalist
Produksi semen juga sangat boros energi. Hampir seluruh prosesnya ditenagai bahan bakar fosil, sehingga produksi semen menyumbang 8% emisi CO₂ dunia.
Besarnya sebanding dengan emisi mobil dan van, yang menyumbang 10% emisi global. Karena itu, membuat beton lebih berkelanjutan dapat memberi dampak setara dengan mengubah seluruh mobil di dunia menjadi kendaraan listrik yang hanya memakai energi hijau.
Bagaimana pencetakan 3D tanah liat–rami menciptakan alternatif beton rendah karbon
Sejalan dengan pencarian alternatif yang lebih ramah lingkungan daripada beton tradisional, muncul gagasan menggunakan prinsip pencetakan 3D untuk membangun rumah.
Alih-alih memakai metode padat karya seperti memasang batu bata, mesin cetak 3D otomatis dapat membangun dinding dengan cepat.
Namun, mencetak dinding tidak menghilangkan waktu pengerasan beton yang panjang; struktur masih harus menunggu 28 hari untuk mencapai kekuatan penuh.
Peneliti Oregon State University kini mengembangkan pengganti beton yang jauh lebih rendah karbon dan tetap kompatibel dengan teknologi pencetakan 3D.
Mereka menerbitkan hasilnya di Advanced Composites and Hybrid Materials1 dengan judul “Pencetakan 3D infrastruktur berkelanjutan menggunakan beton tanah liat cepat mengeras dengan aditif berbasis hayati”.
Geser untuk menggulir →
| Properti | Beton Semen Tradisional | Beton polimer tanah liat–rami (OSU) | Semen Elektroliser Rendah Karbon (Sublime) |
|---|---|---|---|
| Pengikat | Semen Portland, klinker yang dipanggang di kiln | Pengikat polimer berbasis akrilamida menggunakan RICFP | Semen berbasis elektroliser yang dibuat pada suhu ambient |
| Konten berbasis bio / in-situ | Rendah; terutama agregat tambang | ≈75% tanah liat, pasir, serat rami, dan biochar berdasarkan berat | Tergantung pada sumber kalsium lokal (produk sampingan industri, batu) |
| Kekuatan segera setelah penempatan | Efektif 0 MPa; memerlukan bekisting | ≈3 MPa tepat setelah pencetakan 3D | Profil kekuatan awal masih dalam skala dan pengujian |
| Hari untuk mencapai kekuatan struktural 17–24 MPa | Biasanya hingga 28 hari | ≈3 hari untuk melampaui 17 MPa | Menargetkan serupa atau lebih baik, bervariasi menurut campuran dan pabrik |
| Waktu pengerasan penuh | ≈28 hari | ≈8–14 hari (lebih dari 40 MPa) | Spesifik pabrik; dirancang untuk menghindari proses kiln |
| Jejak CO₂ vs semen Portland biasa | Tinggi (kiln dan emisi proses) | Lebih rendah, berkat agregat berbasis bio dan tanpa kiln semen | Dirancang untuk jauh lebih rendah dengan menghindari kalsinasi batu kapur |
| Kemampuan pencetakan 3D | Memerlukan penopang, pengerasan lebih lambat, overhang terbatas | Dapat mencetak overhang dan celah bebas penopang | Tahap awal; fokus pada produksi batch semen rendah karbon |
Di dalam polimer tanah liat–rami: RICFP dan agregat berbasis hayati
Semen biasanya terdiri atas kalsium, silikon, aluminium, dan besi, yang dipanaskan dalam tanur lalu digiling menjadi bubuk halus.
Sebagai gantinya, para peneliti mengembangkan material konstruksi berbasis tanah liat yang dapat dicetak 3D dengan metode Radical-Induced Cationic Frontal Polymerization (RICFP), atau polimerisasi frontal kationik yang dipicu radikal.
Proses ini bergantung pada tiga komponen kimia utama:
- Monomer yang mempolimerisasi di hadapan radikal bebas.
- Pengikat silang yang menghubungkan rantai-rantai polimer.
- Inisiator yang, pada suhu tinggi, melepaskan radikal bebas yang diperlukan untuk memulai polimerisasi.
Para peneliti memadukan pengikat RICFP dengan agregat tanah liat, pasir, biochar, dan serat rami untuk meningkatkan kekuatan tekan, insulasi, dan keberlanjutan. Campuran itu menggunakan pengikat yang terdiri atas monomer akrilamida (ACR), pengikat silang metilenbisakrilamida (MBA), dan amonium persulfat (APS).
Secara keseluruhan, 70–80% berat campuran berasal dari material berbasis hayati.
Kekuatan lebih tinggi dan pengerasan lebih cepat daripada beton tradisional
Peningkatan utama material ini dibandingkan beton adalah kekuatannya yang lebih tinggi, terutama segera setelah pencetakan 3D.
Dengan kekuatan awal 3 megapascal (MPa), material ini memungkinkan pembangunan dinding berlapis dan bagian menjorok yang berdiri sendiri, seperti atap.
Kekuatannya terus meningkat seiring waktu hingga menghasilkan bangunan akhir yang sangat kokoh.
“Material ini melampaui 17 megapascal, kekuatan yang disyaratkan bagi beton struktural perumahan, hanya dalam tiga hari, dibandingkan hingga 28 hari pada beton tradisional berbasis semen.” – Devin Roach, asisten profesor teknik mesin di Fakultas Teknik OSU
Keunggulan lainnya adalah waktu pengerasan: material ini mencapai 17 MPa yang dibutuhkan beton struktural perumahan hanya dalam tiga hari dan mengeras penuh dalam waktu kurang dari dua minggu, dibandingkan sekitar 28 hari untuk beton berbasis semen.
Para peneliti juga menguji berbagai metode konstruksi pencetakan 3D. Mereka menunjukkan bahwa kekuatan yang lebih tinggi dan polimerisasi cepat memungkinkan campuran baru dicetak tanpa struktur penyangga di bawahnya.
Metode baru ini juga dapat mencetak pintu dan jendela dengan bentuk biasa, yang pada pencetakan beton 3D umumnya membutuhkan material tambahan atau teknik khusus.
“Kemampuan material untuk mencetak struktur yang berdiri sendiri tanpa penyangga membuka berbagai kemampuan unik bagi pencetakan beton dengan polimerisasi frontal.”
Arti pencetakan 3D tanah liat–rami bagi bangunan masa depan
Walaupun rumah dan material bangunan cetak 3D pada awalnya menggunakan beton, metode konstruksi baru ini kemungkinan akan mendapat manfaat dari material-material inovatif.
Untuk saat ini, karena masih berada pada tahap eksperimental, material berbasis tanah liat, rami, dan biochar tersebut lebih mahal daripada beton.
Namun, penyempurnaan lebih lanjut dan penurunan biaya konstruksi berkat efisiensi pencetakan 3D pada akhirnya dapat membuatnya setara dengan material tradisional.
Selain itu, jejak karbonnya yang jauh lebih rendah dapat menjadi faktor penentu apabila pajak karbon mulai menaikkan biaya semen secara signifikan.
Berinvestasi dalam produksi semen
Ringkasan investor – pencetakan 3D tanah liat–rami & CRH
Beton polimer tanah liat–rami masih berada pada tahap laboratorium dan percontohan, tetapi mengikuti tiga kekuatan besar: dekarbonisasi konstruksi, otomatisasi bangunan cetak 3D, dan material cepat mengeras yang memperpendek jadwal proyek. Campuran Oregon State University menunjukkan bahwa agregat berbasis hayati dan kimia polimer dapat memberi kekuatan struktural dalam hitungan hari, bukan minggu, dengan jejak CO₂ jauh lebih rendah daripada semen tradisional. Bagi investor pasar publik, CRH merupakan salah satu cara paling jelas untuk memperoleh eksposur terhadap transisi ini. Perusahaan tersebut adalah pendaur ulang terbesar di Amerika Utara, mulai memangkas emisi semen dengan bahan bakar alternatif, dan menyalurkan modal kepada inovator seperti Sublime Systems, teknologi penangkapan karbon, serta pengoptimalan campuran berbasis AI. Jika semen elektroliser dan campuran cetak 3D maju berhasil secara komersial, perusahaan mapan dengan distribusi global, modal, dan hubungan regulasi seperti CRH berada dalam posisi kuat untuk memimpin transisi.
CRH: pemimpin semen berkelanjutan dan peluang dekarbonisasi
CRH Grafik Harga
Sebagai salah satu produsen semen terbesar di dunia, CRH akan berperan penting dalam menjadikan konstruksi semen lebih berkelanjutan. Perusahaan ini menempati peringkat pertama dalam total volume material konstruksi yang dipasok di pasar Amerika Serikat dan Eropa.
Perusahaan beroperasi di 28 negara dan 3.390 lokasi, mempekerjakan 78.500 orang, sementara CRH Americas menyumbang 65% penjualan globalnya pada 2023.
CRH memperkirakan belanja infrastruktur yang kuat dari pemerintah Barat akan mendorong bisnisnya. Tren reindustrialisasi dan pemindahan kembali manufaktur teknologi tinggi juga akan membantu.
Sumber: CRH
CRH telah membuat kemajuan besar dalam keberlanjutan melalui sejumlah inisiatif:
- CRH merupakan pendaur ulang terbesar di Amerika Utara, dengan 43,9 juta ton limbah dan produk sampingan industri lain didaur ulang pada 2023.
- Perusahaan menurunkan emisi CO₂ sebesar 8% pada 2023 berkat penggunaan 36% bahan bakar alternatif di pabrik semennya.
- CRH menargetkan pengurangan emisi 30% pada 2030 dibandingkan tingkat emisi 2021.
Langkah tersebut patut diapresiasi, tetapi dapat dianggap terlalu sedikit dan terlambat mengingat besarnya emisi karbon industri beton.
Untungnya, CRH juga mendorong perubahan yang lebih mendasar. Bersama raksasa beton Eropa Holcim, perusahaan menginvestasikan 75 juta dolar AS pada produsen semen rendah karbon Sublime.
Sublime Systems dipisahkan dari MIT pada 2020 untuk memproduksi semen pada suhu lingkungan dengan elektroliser, menggantikan tanur yang boros energi dan bahan bakar fosil. Teknologi ini juga memungkinkan berbagai sumber kalsium digunakan sebagai bahan baku sehingga menghindari pelepasan CO₂ dari batu kapur.
Fasilitas komersial pertama Sublime di Holyoke diperkirakan mulai beroperasi pada 2026. Jika berhasil, teknologi tersebut dapat mengubah industri semen dan membuka jalan bagi beton rendah emisi yang dapat diproduksi dalam skala besar.
CRH juga berinvestasi pada perusahaan rintisan dekarbonisasi dan keberlanjutan lainnya:
- €23,7 juta pada Cool Planet Technologies, yang mengembangkan solusi penangkapan karbon bagi industri yang selama ini sulit didekarbonisasi.
- US$34,7 juta dari CRH dan investor lain pada Carbon Upcycling Technologies, yang memakai mineralisasi serba listrik untuk menyimpan CO₂ secara permanen dalam produk sampingan dan mineral industri untuk semen, plastik, barang konsumsi, pupuk, serta obat-obatan.
- AICrete, platform ‘resep sebagai layanan’ yang bekerja dengan produsen beton lokal serta memakai analisis AI untuk mengoptimalkan material setempat dan meminimalkan semen, sehingga mengurangi jejak CO₂ dan biaya produksi.
- Pendanaan Seri B FIDO AI mendukung perusahaan rintisan yang memakai AI untuk mengurangi konsumsi air dan meningkatkan penghematannya.
Terakhir, CRH juga berinvestasi dalam pencetakan beton 3D (3DCP) melalui anak usahanya, Amerimix.
Secara keseluruhan, CRH adalah pemimpin yang menguntungkan dalam industri beton dan konstruksi serta secara aktif mempersiapkan dekarbonisasi sektor ini, baik langsung di fasilitas yang ada maupun sebagai penyedia modal utama bagi perusahaan rintisan yang mengembangkan teknologi semen dan beton generasi berikutnya, termasuk dekarbonisasi dan pencetakan 3D.
Berita dan perkembangan terbaru saham CRH (CRH)
Studi yang dirujuk
1. Nicolas A. Gonsalves dkk. Pencetakan 3D infrastruktur berkelanjutan menggunakan beton tanah liat cepat mengeras dengan aditif berbasis hayati. Advanced Composites and Hybrid Materials. Volume 8. 1 Oktober 2025. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
