지속가능성
콘크리트는 과거, 현재, 그리고 미래에도 중요한 구조 재료로 남을 것이다 – 그 약점을 어떻게 극복할 수 있을까?
콘크리트의 한계
콘크리트는 지난 몇 десяти년 동안 특히 도시 지역에서 건설의 중심 재료가 되었습니다. 그것은 저렴한 비용, 사용의 용이성, 그리고 확장 가능성으로 인해 기와, 돌, 나무를渐渐적으로 대체했습니다.
하지만 그것은 문제가 없는 것은 아닙니다.
지속 가능성
첫째, 자원 소비 측면에서 볼 때 지속 가능한 제품은 아닙니다. 그것은 엄청난 양의 모래를 소비하며, “세계가 모래가 부족해正在”이라고 묘사될 정도입니다.
시멘트의 생산 또한 매우 에너지 집약적인 활동입니다. 또한 거의 исключ적으로 화석 연료로 구동되므로, 시멘트 생산이 세계의 CO2 배출의 8%를 차지합니다.
이것은 자동차와 밴의 CO2 배출과 비교할 수 있습니다. 자동차는 세계의 총 배출의 10%를 차지합니다. 따라서 콘크리트를 더 지속 가능하게 만들면, 세계의 모든 자동차를 전기 자동차로 바꾸고 녹색 에너지로 구동하는 것과 같은 영향을 미칠 것입니다.
내구성
콘크리트 건물이 몇 세기 동안 지속된다면, 적어도 모래 소비와 CO2 배출이 한 번만 발생하는 것으로 생각할 수 있습니다.
하지만 이것은 사실이 아닙니다. 철근 콘크리트 건물, 오늘날 대부분의 건물은 평균 수명이 50-100년입니다. 그 후에 완전히 파괴되어, 파편을 제거하고 새로 지어야 합니다.
새로운 콘크리트 기술
이러한 높은 환경 비용과 내구성의 부족은 콘크리트를 개선해야 함을 의미합니다. 물론 우리는 이론적으로 돌, 점토, 나무와 같은 기본 재료만 사용하여 건설할 수 있습니다. 그러나 콘크리트의 실용성과 저렴한 비용으로 인해 건축가들이 선호하는 재료로 남아 있습니다.
강철 제거
현대 콘크리트의 내구성 부족의 중심적인 원인은 철근(강철 보강재)입니다. 철근은 콘크리트의 인장 강도(당김 또는 늘림을抵抗하는 능력)를 크게 향상시킵니다.
문제는 철이 대부분 철로 구성되어 있으며, 결국 녹슬게 됩니다. 녹슬 때, 그것은 확장하여 콘크리트 주변을 균열하게 만듭니다. 이것을 종종 콘크리트 암이라고 하며, 이것이 철근 콘크리트가 오래 지속하지 못하는 이유입니다.
출처: USNW Sydney
그래핀 콘크리트
새로운 재료를 발명함에 따라, 콘크리트에 새로운 해결책을 적용할 수 있습니다. 그래핀을 콘크리트에 추가함으로써, 예외적인 2D 재료, 버지니아 대학교의 연구자들은 콘크리트의 성능을 향상시키고, 내구성을 높이고, 탄소 배출을 줄이는 데 성공했습니다.
그것은 “Rheological, mechanical, and environmental performance of printable graphene-enhanced cementitious composites with limestone and calcined clay”라는 제목으로 건설 공학 저널에 발표되었습니다.
그들은 3D 프린팅 방법에서 사용되는 콘크리트에 초점을 맞췄습니다. 이 주제에 대한 자세한 내용은 “북미에서 주택 소유는 이전보다 더 어려워졌습니다 – 3D 프린팅이 이것을 변경할 수 있을까요?“에서 다루었습니다.
그래핀 강화 LC2 콘크리트는 전통적인 인쇄 가능한 콘크리트 혼합물에 비해 약 31%의 온실 가스 배출을 줄일 수 있습니다. 이것은 강철 대신 그래핀을 사용했기 때문입니다. 그래핀은 순수한 탄소로 구성되어 있으므로, 강화 부분에서는 탄소를 방출하는 대신 흡수합니다.
아직도 시멘트 부분은 동일한 탄소 집약적인 과정입니다. 그러나 이것은 좋은 첫 시작입니다.
그래핀은 훨씬 더 안정적이고 산화(녹슬지 않기) 때문에, 이러한 종류의 콘크리트는 콘크리트 암으로부터 안전할 것입니다. 만약 결과물인 건물이 훨씬 더 오래 지속한다면, 그것은 장기적으로 배출을 크게 줄일 것입니다.
헴프 리바
그래핀과 같은 고급 재료가 유일한 옵션이 아닙니다. 이것은 좋습니다. 그래핀은 현재まだ khá 비싼데, 이것이 이러한 고성능, 저배출 콘크리트의 상업화를 방해할 수 있습니다.
헴프(마리화나의 非精神活性 종류)는 점점 더 건설 재료에서 사용되고 있습니다. 적절하게 처리하면, 그것은 절연 재료, 헴프 블록, 그리고 심지어 헴크리트 (헴프+콘크리트)로 변환될 수 있습니다.
출처: 2050 Materials
그것은 또한 콘크리트용 리바로 형성될 수 있습니다. 천연 섬유 강화 열가소성 복합체 리바 또는 헴프 리바, 헴프 기반 로프와 열가소성 슬리브를 혼합하여 만들 수 있습니다.
출처: CASE
헴프는 식물 섬유이므로, 대기 중의 탄소를 잠금으로써 탄소 음성입니다. 또한 헴프는 매우 내구성 있고 불연성입니다.
자가 수리 콘크리트
모든 콘크리트가 몇 십년만 지속되는 것은 아닙니다. 일부 콘크리트 형태는 실제로 몇 천년 동안 지속될 정도로 튼튼했습니다. 로마 제국 시절부터입니다.
예를 들어, 유명한 판테온은 세계에서 가장 큰 비보강 콘크리트 돔으로, 128년에 지어졌습니다.
첫 번째 핵심은 이러한 콘크리트 구조가 리바를 사용하지 않았다는 것입니다. 또한 화산암과 재와 같은 특수 재료로 만들어졌습니다. 이것은 콘크리트를 약간 자가 수리할 수 있게 만들었습니다.
따라서 이것은 완전히 확장 가능하지 않을 수 있지만, 화산암이 모래만큼 풍부하지 않기 때문입니다. 그러나 리바가 필요하지 않으며 재건축할 가능성이 낮은 많은 건설에 대한 옵션이 될 수 있습니다.
콘크리트加熱
부식 외에 콘크리트 건물을 손상시킬 수 있는 또 다른 요인은 동결-융해 주기입니다. 각 번의 주기에서, 물은 얼음으로 확장하여 콘크리트를 조금씩 손상시키거나 균열을 일으킵니다. 시간이 지남에 따라, 이것은 점점 더 심각한 손상으로 이어질 수 있습니다.
” 자가加熱 콘크리트는 우리의 도로, 수자원, 그리고 지갑을 도와줄 수 있습니다“에서, 저온 상변화 물질(PCM)을 콘크리트에 혼합하여 동결-융해 주기에 대한 영향을 줄일 수 있는 방법을探討했습니다.
이것은 0°C 근처의 온도에서 콘크리트를霜으로부터 보호하는 데 도움이 될 수 있으며, 동절기 도로 유지 보수 필요를 줄일 수 있습니다.
탄소 제로 시멘트
시멘트의 탄소 배출은 자동차와 거의 같은 수준이므로, 산업의 탈탄화를 위해 중요한 개선이 필요합니다.
그린 에너지
시멘트 생산에는 많은 열이 필요하므로, 화석 연료 기반의 노로와 کیل린을 대체하는 전기 또는 열 기반 대안의 개발이 필요합니다.
이것은 기술적으로 복잡한 작업은 아닙니다. 그러나 산업 전체가 장비를 교체하고 이 새로운 기술을 채택하는 것은 시간이 걸릴 것입니다.
또한, 산업용 공정의 화석 연료 기반 대안은 사용하는 전기가 얼마나 청정한지에 따라 결정됩니다. 따라서 안정적인 탄소 제로 전기 공급이 필요합니다.
석회석 관련 배출
시멘트 생산에서 탄소 배출을 제거하는 큰 문제는, 모든 배출이 에너지 소비에서 발생하지 않는다는 것입니다. 만약 그렇다면, 녹색 전기를 사용하여 석회석을 시멘트로 가열하는 것만으로 충분할 것입니다.
하지만 석회석 자체, 시멘트의 기본 원료는 CO2를 방출하는 물질입니다. 따라서 이 공정에서 발생하는 배출을 줄이는 대안이 필요합니다.
그러한 대안에는 다음이 포함됩니다:
- 석회석 대체: 석회석 대신 석회석을 사용하여, 브림스톤 회사는 탄소 제로 시멘트를 만들 수 있습니다.
- 석회석은 매우 풍부한 광물이므로, 이것은 주로 기술을 개발하고 상업적으로 경쟁력 있는 것으로 만드는 문제입니다.
- 탄소 포집: 현재 대부분의 시멘트 생산 시설이 화석 연료 기반의 کیل린과 석회석을 사용하고 있으므로, 배출을 포집하는 것이 더 쉬울 수 있습니다.
- 노르웨이에서 첫 번째 시멘트 생산 시설이 이미 운영 중이며, 이는 따라야 할 모델이 될 수 있습니다.
지속 가능한 시멘트 회사
(CRH )
시멘트 생산의 세계 선두주자로서, CRH는 시멘트 건설 산업을 더 지속 가능한 산업으로 변화시키는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 그것은 미국과 유럽 시장에서 가장 많은 건설 재료를 제공하는 회사입니다.
이 회사는 28개국과 3,390개의 위치에서 운영하며, 78,500명의 직원을 고용하고 있습니다. CRH 아메리카는 2023년 글로벌 매출의 65%를 차지합니다.
이 회사는 서방 정부의 인프라 지출이 증가함에 따라 사업이 성장할 것으로 예상합니다. 재산업화와 고기술 제조의 온셔어링 경향도 도움이 될 것입니다.
지속 가능성
CRH는 일련의 이니셔티브를 통해 지속 가능성에重大한 진전을 이루었습니다:
- 그것은 북미에서 가장大的 재활용 회사로, 2023년에 4,390만 톤의 폐기물과 다른 산업의 부산물을 재활용했습니다.
- 그것은 2023년에 시멘트 공장에서 대체 연료를 36% 사용하여 CO2 배출을 8% 줄였습니다.
- 그것은 2030년까지 배출을 30% 줄이기 위해 노력하고 있습니다(2021년 배출과 비교).
이것은 자체적으로는赞賛할만한 일이지만, 너무 적고 너무 늦은 것으로 볼 수 있습니다.
幸い, CRH는 또한 산업의更加 근본적인 변화를 주도하고 있습니다. 특히, 저탄소 시멘트 개발사 Sublime에 7,500만 달러를 투자했습니다. 함께 유럽의 콘크리트 거대 기업 홀시ム도 투자했습니다.
Sublime Systems는 2020년에 MIT에서 분리되어 시멘트를 대기 온도에서 생산하기 위해 전기분해기를 사용했습니다. 이것은 에너지와 화석 연료를 집약적으로 사용하는 노로를 대체합니다. 또한, 석회석 입력에서 발생하는 CO2 배출을 피할 수 있습니다.
Sublime의 첫 상업 시설은 2026년에 개장할 예정입니다. 만약 성공적으로 chứng명된다면, 이것은 시멘트 산업을 위한真正한 게임 체인저가 될 수 있으며, 대규모 저배출 콘크리트의 길을 열 수 있습니다.
“Sublime은 시멘트 생산에서 혁신적인 힘입니다. 그들의 고유한 기술은 전체 생산 공정을 가로지르며, 깨끗한 에너지와 탄소 제로 원료를 사용합니다. 우리는 그들의 잠재력에 대해 흥奮하고 있으며, 함께 시장에서 이를 확대하기 위해 협력하고 있습니다. 이 투자는 홀시ム의 산업 건설을 탈탄화하는 것을 가속화하기 위한 전략과 완전히 일치합니다.”
CRH는 또한 다른 탈탄화와 지속 가능성 스타트업에 투자했습니다:
- 2,370만 유로를 Cool Planet Technologies에 투자했습니다. 이는 어려운 산업의 탈탄화를 위한 탄소 포집 솔루션을 개발하는 회사입니다.
- CRH와 다른 투자자들이 Carbon Upcycling Technologies에 3,470만 달러를 투자했습니다. 이는 전기 광물화 솔루션을 사용하여 산업 부산물과 광물, 시멘트, 플라스틱, 소비자 제품, 비료, 제약품에 영구적으로 CO2를 저장하는 회사입니다.
- AICrete, 지역 콘크리트 생산자와 협력하여 지역 재료를 최적화하고 시멘트 사용량을 줄이는 ‘레시피-어스-서비스’ 플랫폼입니다. 이것은 CO2足跡과 콘크리트 생산 비용을 모두 줄입니다.
- FIDO AI의 시리즈 B 자금은 물 소비를 줄이고 물 절약을 늘리는 AI를 사용하는 스타트업입니다.
전체적으로, CRH는 콘크리트 산업의 수익성 있는 선두주자이며, 산업의 탈탄화를 준비하고 있습니다.既存 시설에서 직접적으로, 또한 다음 세대의 시멘트와 콘크리트 생산 기술을 창조하는 혁신적인 스타트업에 자본을 제공하는 주요 제공자로서입니다.
