Additiv produksjon
Raskt tørkende 3D‑printet leire‑hamp‑polymer for å erstatte betong
Legg til Securities.io blant dine foretrukne kilder på Google
Betongs miljømessige begrensninger: Sandbruk og CO₂‑utslipp
Betong har blitt det sentrale materialet i bygging de siste tiårene, spesielt i tette urbane områder. Det har gradvis erstattet murstein, stein og tre, takket være sin lave kostnad, enkelhet i bruk og skalerbarhet.
Men det er ikke uten problemer.
For det første er det langt fra et bærekraftig produkt når det gjelder ressursforbruk. Det bruker enorme mengder sand, til det punktet at rapporter antyder verden “går tom for sand.”
Kilde: Visual Capitalist
Produksjon av sement er også en svært energikrevende aktivitet. Den drives nesten utelukkende av fossile brensler, noe som resulterer i at sementproduksjon står for 8 % av verdens CO₂‑utslipp.
Dette er sammenlignbart med utslippene fra biler og varebiler, som står for 10 % av de globale utslippene. Følgelig ville det å gjøre betong mer bærekraftig ha samme påvirkning som å omstille alle verdens biler til elbiler og kun drive dem med grønn energi.
Hvordan leire‑hamp‑3D‑printing skaper et lav‑karbon betongalternativ
Parallelt med søket etter grønnere alternativer til tradisjonell betong, oppstod ideen om å bruke 3D‑printingsprinsipper for å bygge hus.
I stedet for arbeidsintensive metoder som murarbeid, kan en automatisert 3D‑printmaskin sette sammen vegger raskt.
Imidlertid eliminerer ikke utskrift av veggene den lange herdetiden som kreves for betong; det er fortsatt en 28‑dagers ventetid før strukturen oppnår full styrke.
Forskere ved Oregon State University har nå utviklet et betongsubstitutt som er betydelig mindre karbonintensivt samtidig som det er kompatibelt med 3D‑printteknologi.
De publiserte sine resultater i Advanced Composites and Hybrid Materials1 under tittelen «3D‑printing av bærekraftig infrastruktur ved bruk av hurtig‑herdende leirebetong med biobaserte tilsetningsstoffer».
Sveip for å rulle →
| Egenskap | Tradisjonell sementbetong | Leire‑hamp‑polymerbetong (OSU) | Lav‑karbon elektrolytt‑sement (Sublime) |
|---|---|---|---|
| Bindingmiddel | Portlandsement, ovnsfyrt klinker | Acrylamidbasert polymerbindemiddel med RICFP | Elektrolytt‑basert sement laget ved romtemperatur |
| Biobasert / inn‑stedig innhold | Lav; hovedsakelig utgravde aggregater | ≈75 % leire, sand, hampfibre, biochar etter vekt | Avhenger av lokale kalsiumkilder (industrielle biprodukter, bergarter) |
| Styrke umiddelbart etter påføring | Effektivt 0 MPa; krever forskaling | ≈3 MPa rett etter 3D‑printing | Tidlig styrkeprofil fortsatt under skalering og testing |
| Dager til å nå 17–24 MPa strukturell styrke | Vanligvis opptil 28 dager | ≈3 dager for å overstige 17 MPa | Målsetter lignende eller bedre, varierer med blanding og fabrikk |
| Full herdetid | ≈28 dager | ≈8–14 dager (over 40 MPa) | Fabrikkspesifikk; designet for å unngå ovnsprosess |
| CO₂‑avtrykk vs vanlig Portlandsement | Høyt (ovner og prosessutslipp) | Lavere, takket være biobaserte aggregater og ingen sementovn | Designet for å være betydelig lavere ved å unngå kalkstein‑kalkning |
| 3D‑printevne | Krever støtter, langsommere herdning, begrensede overheng | Kan printe frittstående overheng og hull uten støtter | Tidlig fase; fokus på batch‑produksjon av lav‑karbon sement |
Inni leire‑hamp‑polymeren: RICFP og biobaserte aggregater
Sement består vanligvis av kalsium, silisium, aluminium og jern, som til slutt varmes i en ovn og males til et fint pulver.
I stedet utviklet forskerne et 3D‑printbart, leirebasert byggemateriale ved hjelp av en metode kjent som radikal‑indusert kationisk front‑polymerisering (RICFP).
Den er avhengig av tre viktige kjemiske komponenter:
- Et monomer som polymeriserer i nærvær av en fri radikal.
- En krysslinker som binder polymerkjeder sammen.
- En initiator som ved høy temperatur frigjør de frie radikalene som trengs for å starte polymeriseringen.
Forskerne oppnådde dette ved å kombinere RICFP‑bindemiddelet med leireaggregat, sand, biochar og hampfiber for å forbedre trykkstyrke, isolasjon og bærekraft. Til dette ble et bindemiddel tilsatt, laget av acrylamid (ACR) monomer, methylenebisacrylamid (MBA) kryss‑linker og ammonium persulfat (APS).
Totalt klarte dette å bruke 70–80 % bio‑baserte materialer etter vekt.
Overlegen styrke og raskere herdning enn tradisjonell betong
Den viktigste forbedringen dette materialet gir sammenlignet med betong er høyere styrke, spesielt umiddelbart etter 3D‑printing.
Med en byggbar styrke på 3 megapascal (MPa) gjør det mulig å konstruere flerlagsvegger og frittstående overheng som tak.
Denne styrken øker over tid, og skaper en svært solid sluttbygning.
“Den overstiger 17 megapascal, den styrken som kreves for boligstrukturbetong, på kun tre dager, sammenlignet med opptil 28 dager for tradisjonell sementbasert betong.”
Devin Roach – Assisterende professor i maskinteknikk, OSU College of Engineering
En annen fordel er herdetiden: materialet når 17 MPa styrken som kreves for boligstrukturbetong på kun tre dager. Det herder fullstendig på under to uker – sammenlignet med omtrent 28 dager for tradisjonell sementbasert betong.
Forskerne testet også ulike 3D‑printkonstruksjonsmetoder. De demonstrerte at høyere styrke og rask polymerisering gjør at den nye blandingen kan printes uten en underliggende struktur.
Denne nye metoden kan også brukes til å printe normalt formede dører og vinduer, funksjoner som vanligvis krever ekstra materialer eller spesielle metoder med betong‑3D‑printing.
“Materialets evne til å printe frittstående strukturer uten bruk av støtter, inkludert ulike og unike muligheter for printing med frontalt polymeriserende betong.”
Hva leire‑hamp‑3D‑printing kan bety for fremtidige bygninger
Selv om 3D‑printede hus og byggematerialer i utgangspunktet brukte betong, er det sannsynlig at denne nye byggemetoden vil dra nytte av nye materialer.
For øyeblikket, siden det fortsatt er i en eksperimentell fase, er leire‑hamp‑biochar‑basert materiale dyrere enn betong.
Men ytterligere forbedring og reduksjon i byggkostnader, takket være 3D‑print‑effektivitet, bør til slutt bringe det på nivå med tradisjonelle materialer.
I tillegg kan det overlegne karbonavtrykket være en avgjørende faktor dersom karbonavgifter begynner å påvirke sementkostnadene kraftig.
Investering i sementproduksjon
Investorinnsikt – Leire‑hamp‑3D‑printing & CRH
Leire‑hamp‑polymerbetong er fortsatt i laboratorie‑ og pilotstadiet, men den befinner seg i skyggespillet til tre kraftige krefter: avkarbonisering av bygg, automatisert 3D‑printet bygging, og hurtig‑herdende materialer som komprimerer prosjektplaner. Oregon State University‑blandingen viser hvordan biobaserte aggregater og polymerkjemi kan levere strukturell styrke på dager i stedet for uker, med et mye lavere CO₂‑avtrykk enn tradisjonell sement. For investorer i det offentlige markedet er CRH en av de tydeligste måtene å få eksponering mot denne overgangen. Selskapet er den største resirkulatoren i Nord-Amerika, har allerede begynt å kutte sementutslipp med alternative brensler, og investerer kapital i lav‑karbon sement‑innovatører som Sublime Systems, karbonfangst‑teknologier og AI‑drevet blandingsoptimalisering. Hvis elektrolytt‑basert sement og avanserte 3D‑printede blandinger skaleres kommersielt, er etablerte aktører med global distribusjon, kapital og regulatoriske relasjoner – som CRH – best posisjonert til å eie overgangen i stedet for å bli forstyrret av den.
CRH: En bærekraftig sementleder og avkarboniseringsstrategi
CRH Prisdiagram
Som en av verdens ledende aktører innen sementproduksjon vil CRH være avgjørende for å gjøre sementkonstruksjon til en mer bærekraftig industri. Den rangerer som nr. 1 i totalvolum av byggematerialer levert i både USA‑ og det europeiske markedet.
Selskapet er aktivt i 28 land og 3 390 lokasjoner, med 78 500 ansatte, og CRH Americas står for 65 % av selskapets globale salg i 2023.
CRH forventer robust investering fra vestlige regjeringer i infrastruktur for å hjelpe selskapet å vokse. Trendene med re‑industrialisering og lokalisering av høyteknologisk produksjon bør også bidra.
Kilde: CRH
CRH har gjort betydelige fremskritt innen bærekraft med en rekke initiativer:
- Den er den største resirkulatoren i Nord-Amerika, med 43,9 millioner tonn avfall og biprodukter fra andre industrier resirkulert i 2023.
- Den reduserte sine CO₂‑utslipp med 8 % i 2023, takket være bruk av 36 % alternative brensler i sine sementanlegg.
- Den har som mål å redusere utslippene med 30 % innen 2030 (sammenlignet med utslippene i 2021).
Dette er prisverdig i seg selv, men kan sees som for lite, for sent, gitt karbonutslippene fra betongindustrien.
Heldigvis er CRH også en pådriver for mer grunnleggende endringer i sektoren. Spesielt har de investert $75 M i lav‑karbon sement‑selskapet Sublime, sammen med den europeiske betonggiganten Holcim.
Sublime Systems ble spin‑out fra MIT i 2020 for å bruke en elektrolytt til å produsere sement ved romtemperatur, og erstatte energikrevende og fossil‑brensel‑intensive ovner. Det muliggjør også bruk av kalsiumkilder som råmateriale, og unngår CO₂‑utslipp fra kalkstein.
Sublime sin første kommersielle fabrikk i Holyoke forventes å åpne så tidlig som 2026. Hvis den viser seg vellykket, kan den bli den virkelige spillveksleren for sementindustrien, og åpne veien for skalerbar lav‑utslippsbetong.
CRH har også investert i andre avkarboniserings‑ og bærekraft‑oppstartsbedrifter:
- €23,7 million i Cool Planet Technologies, som utvikler karbonfangst‑løsninger for industrier som tradisjonelt har vært vanskelige å avkarbonisere.
- $34,7 M fra CRH og andre investorer i Carbon Upcycling Technologies, som bruker en hel‑elektrisk mineraliseringsløsning for å lagre CO₂ permanent i industrielle biprodukter og mineraler, som sement, plast, forbrukerprodukter, gjødsel og legemidler.
- AICrete, en ‘oppskrift‑som‑en‑tjeneste’-plattform som samarbeider med lokale betongprodusenter, optimaliserer lokale materialer og minimerer mengden sement som brukes ved hjelp av AI‑analyser, og reduserer både CO₂‑avtrykket og kostnadene ved betongproduksjon.
- FIDO AI sin Series B‑finansiering er en oppstartsbedrift som bruker AI for å redusere vannforbruket og øke vannbesparelser.
Til slutt investerer CRH også i 3D‑betong‑printing (3DCP) gjennom sitt datterselskap Amerimix.
Alt i alt er CRH en lønnsom leder i betong‑ og byggebransjen og forbereder seg svært aktivt på avkarbonisering av industrien, både direkte i eksisterende anlegg og ved å være en viktig kapitalleverandør til innovative oppstartsbedrifter som skaper neste generasjons sement‑ og betongproduksjonsteknologi, inkludert avkarbonisering og 3D‑printing.
Siste CRH (CRH) aksjenyheter og utviklinger
Studie referert
1. Nicolas A. Gonsalves et al,. 3D‑printing av bærekraftig infrastruktur ved bruk av hurtig‑herdende leirebetong med biobaserte tilsetningsstoffer. Advanced Composites and Hybrid Materials. Volume 8. 01 oktober 2025. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
