積層造形
速乾性3Dプリント粘土麻ポリマーがコンクリートの代替に
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コンクリートの環境限界：砂の使用とCO₂排出量
コンクリートはここ数十年、特に人口密集都市部において、建設における中心的な資材となっています。低コスト、使いやすさ、そして拡張性の高さから、レンガ、石、木材に取って代わる形で徐々に普及してきました。
しかし、問題がないわけではありません。
まず、資源消費という点では持続可能な製品とは程遠い。膨大な量の砂が消費されており、報告書によると、 世界では「砂が不足している」。
出典： ビジュアル・キャピタリスト
セメントの生産も非常にエネルギー集約的な活動です。ほぼ完全に化石燃料で動いているため、 セメント生産は世界のCO₂排出量の8%を占めている.
これは自動車やバンからの排出量に匹敵する。 世界の排出量の10％を占めているしたがって、コンクリートをより持続可能なものにすることは、世界中のすべての車をEVに移行し、グリーンエネルギーのみで駆動するのと同じくらい大きな影響を与えるでしょう。
粘土麻3Dプリントが低炭素コンクリート代替品を生み出す
従来のコンクリートに代わる環境に優しい代替品の探求と並行して、 3Dプリントの原理を使って家を建てるというアイデアが生まれた.
レンガ積みのような労働集約的な方法の代わりに、自動化された 3D プリンター マシンを使用すると、壁を素早く組み立てることができます。
しかし、壁をプリントしてもコンクリートに必要な長い硬化時間がなくなるわけではなく、構造物が完全な強度を得るまでにはまだ 28 日間の待機期間が必要です。
オレゴン州立大学の研究者らは、3Dプリント技術との互換性を保ちながら、炭素排出量が大幅に少ないコンクリート代替品を開発した。
彼らはその結果をAdvanced Composites and Hybrid Materials誌に発表した。1 タイトルの下にバイオベースの添加剤を使用した速硬化粘土コンクリートを使用した持続可能なインフラの3Dプリントに設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
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| プロパティ | 伝統的なセメントコンクリート | 粘土麻ポリマーコンクリート（OSU） | 低炭素電解セメント（サブライム） |
|---|---|---|---|
| バインダー | ポートランドセメント、窯焼きクリンカー | RICFPを使用したアクリルアミド系ポリマーバインダー | 常温で製造される電解ベースのセメント |
| バイオベース/インサイチューコンテンツ | 低い; 主に採石された骨材 | 重量比で粘土、砂、麻繊維、バイオ炭が約75% | 地元のカルシウム源（産業副産物、岩石）に依存 |
| 設置直後の強度 | 実質的に0MPa; 型枠が必要 | 3Dプリント直後は≈3 MPa | 初期の強度プロファイルはまだ調整とテスト中 |
| 17～24 MPaの構造強度に達するまでの日数 | 通常最大28日間 | 17 MPaを超えるまでに約3日 | 同様またはそれ以上の目標を掲げていますが、ミックスと植物によって異なります。 |
| 完全硬化時間 | 約28日間 | ≈8～14日（40MPa以上） | 工場専用。窯焼き工程を避けるように設計 |
| CO₂フットプリントと普通ポルトランドセメント | 高（窯およびプロセス排出） | バイオベースの骨材とセメント窯がないため、より低い | 石灰石の焼成を避けることで大幅に低くなるように設計 |
| 3Dプリント機能 | サポートが必要、硬化が遅い、オーバーハングが制限される | サポートなしで自立したオーバーハングやギャップを印刷できます | 初期段階：低炭素セメントのバッチ生産に重点を置く |
粘土麻ポリマーの内部：RICFPとバイオベースの骨材
セメントは通常、カルシウム、シリコン、アルミニウム、鉄で構成されており、最終的には窯で加熱され、細かい粉末に粉砕されます。
代わりに、研究者らはラジカル誘起カチオンフロンタル重合（RICFP）と呼ばれる方法を使用して、3Dプリント可能な粘土ベースの建築材料を開発しました。
それは 3 つの主要な化学成分に依存しています。
- フリーラジカルの存在下で重合するモノマー。
- ポリマー鎖を結合する架橋剤。
- 高温下で重合を開始するために必要なフリーラジカルを放出する開始剤。
研究者たちは、RICFPバインダーを粘土骨材、砂、バイオ炭、麻繊維と組み合わせることで、圧縮強度、断熱性、持続可能性を向上させることに成功しました。これに、アクリルアミド（ACR）モノマー、メチレンビスアクリルアミド（MBA）架橋剤、過硫酸アンモニウム（APS）からなるバインダーを加えました。
合計すると、重量の 70～80% にバイオベースの材料を使用することに成功しました。
出典： 先進複合材料とハイブリッド材料
従来のコンクリートよりも優れた強度と速い硬化
この材料がコンクリートに比べて提供する主な改良点は、特に 3D プリント直後の強度が高いことです。
3メガパスカル（MPa）の建築強度を備え、多層壁や屋根のような自立型の張り出し部分の構築を可能にします。
この強度は時間の経過とともに増加し、非常に強固な最終的な建物が作られます。
「住宅構造用コンクリートに必要な強度17メガパスカルを、従来のセメント系コンクリートでは28日もかかるのに対し、わずか3日で超えました。」
デビン・ローチ – オハイオ州立大学工学部機械工学科助教授
もう一つの利点は硬化時間です。この材料はわずか3日で住宅構造用コンクリートに必要な17MPaの強度に達します。従来のセメント系コンクリートでは約28日かかるのに対し、本製品は2週間以内に完全硬化します。
研究者らは、様々な3Dプリント構築法もテストしました。その結果、強度の向上と迅速な重合により、新しい混合物は下地構造なしでプリントできることが実証されました。
出典： 先進複合材料とハイブリッド材料
この新しい方法は、通常、コンクリート 3D プリントで追加の材料や特別な方法が必要となる、通常の形状のドアや窓のプリントにも使用できます。
「サポートを使用せずに自立構造を印刷できる材料の能力。前面重合コンクリートを使用した印刷のさまざまな独自の機能も含まれます。」
粘土麻3Dプリントが未来の建築にもたらす影響
3Dプリント住宅や建築資材には当初コンクリートが使用されていましたが、この斬新な建設方法は新しい材料の恩恵を受ける可能性があります。
現時点ではまだ実験段階であるため、粘土・麻・バイオ炭をベースとした材料はコンクリートよりも高価です。
しかし、3Dプリントの効率化により、さらに改良が進み建設コストが削減されれば、最終的には従来の材料と同等になるはずです。
さらに、炭素税がセメントのコストに大きな影響を与え始める場合、優れた炭素フットプリントが決定的な要因となる可能性があります。
セメント生産への投資
投資家向け情報 – クレイヘンプ3DプリンティングとCRH
粘土麻ポリマーコンクリートはまだ研究室と試験段階ですが、建設の脱炭素化、自動化された3Dプリント建築、そしてプロジェクトのタイムラインを短縮する高速硬化材料という3つの強力な流れの中に位置づけられています。オレゴン州立大学の混合物は、バイオベースの骨材とポリマー化学が、従来のセメントよりもはるかに低いCO₂フットプリントで、数週間ではなく数日で構造強度を実現できることを示しています。公開市場の投資家にとって、CRHはこの移行へのエクスポージャーを得る最も明確な方法の一つです。同社は北米最大のリサイクル業者であり、代替燃料によるセメント排出量の削減を既に開始しており、サブライムシステムズ、炭素回収技術、AI駆動型配合最適化などの低炭素セメント革新企業に資本を投入しています。電解槽ベースのセメントと高度な3Dプリント混合物が商業規模で拡大した場合、CRHのように世界的な流通、資本、規制関係を持つ既存企業は、移行によって混乱するのではなく、移行を主導するのに最適な立場にあります。
CRH：持続可能なセメントのリーダーと脱炭素化の取り組み
(CRH )
CRHは、セメント生産における世界的リーダーとして、セメント建設をより持続可能な産業へと転換する上で重要な役割を果たします。CRHは、米国市場と欧州市場の両方において、建設資材供給量で世界第1位を誇ります。
同社は28か国、3,390の拠点で事業を展開し、78,500人の従業員を擁しており、65年の全世界売上高の2023%はCRH Americasが占める。
CRHは、西側諸国政府によるインフラ整備への積極的な支出が事業成長を後押しすると期待しています。また、再工業化とハイテク製造業の国内化の潮流も事業拡大を後押しするでしょう。
出典： CRH
CRH は、一連の取り組みを通じて持続可能性の面で大きな進歩を遂げてきました。
- 同社は北米最大のリサイクル業者であり、2023年には他産業からの廃棄物や副産物43.9万トンをリサイクルした。
- 同社はセメント工場で代替燃料を36%使用したことにより、2023年にはCO₂排出量を8%削減した。
- 30年までに排出量を2030％削減することを目指しています（2021年の排出量と比較）。
これ自体は賞賛に値するが、コンクリート産業の炭素排出量を考慮すると、対策が遅すぎる、あるいは不十分であると考えられる。
幸いなことに、CRHは業界にとってより根本的な変化の原動力ともなっています。特に、 同社は欧州のコンクリート大手ホルシムと共同で、低炭素セメント会社サブライムに75万ドルを投資した。.
崇高なシステム 2020年にMITからスピンアウトしたこの企業は、電気分解装置を用いて常温でセメントを製造し、エネルギーと化石燃料を大量に消費する窯に代わる技術を開発しました。また、カルシウム源を原料として利用できるため、石灰石の投入に伴うCO₂排出を回避できます。
サブライム社がホリヨークに建設する最初の商業施設は、早ければ2026年に開業する予定だ。もし成功が証明されれば、セメント業界にとって真の変革をもたらすものとなり、拡張可能な低排出コンクリートへの道を開くことになるかもしれない。
CRH は、他の脱炭素化および持続可能性のスタートアップにも投資しています。
- 23.7億ユーロ クールプラネットテクノロジーズ従来、脱炭素化が困難であった産業向けに、炭素回収ソリューションを開発しています。
- CRHと他の投資家による34.7万ドル カーボンアップサイクリングテクノロジーは、全電気式の鉱化ソリューションを使用して、セメント、プラスチック、消費財、肥料、医薬品などの産業副産物や鉱物に CO₂ を永久に貯蔵します。
- AIクリートは、地元のコンクリート生産者と連携し、AI分析を使用して地元の材料を最適化し、セメントの使用量を最小限に抑え、CO₂排出量とコンクリート生産コストの両方を削減する「レシピ・アズ・ア・サービス」プラットフォームです。
- FIDO AI のシリーズ B 資金調達は、AI を使用して水の消費量を削減し、節水を増やすスタートアップ企業です。
最後に、 CRHはまた、 3Dコンクリートプリント（3DCP） 子会社のアメリミックス.
全体として、CRH はコンクリートおよび建設業界における収益性の高いリーダーであり、既存の施設で直接的に、また脱炭素化や 3D プリントを含む次世代のセメントおよびコンクリート製造技術を生み出す革新的なスタートアップ企業への主要な資本提供者として、業界の脱炭素化に向けて非常に積極的に準備を進めています。
CRH (CRH) 株の最新ニュースと動向
参照研究
1. Nicolas A. Gonsalves 他. バイオベース添加剤を用いた急速硬化粘土コンクリートを用いた持続可能なインフラの3Dプリント. Advanced Composites and Hybrid Materials. 第8巻. 2025年10月1日. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
