Additiv tillverkning
Snabbt torkande 3D-utskrivet lera‑hampa polymer för att ersätta betong
Betongens miljögränser: Sandanvändning och CO₂-utsläpp
Betong har blivit det centrala materialet i byggandet under de senaste decennierna, särskilt i täta stadsmiljöer. Det har successivt ersatt tegel, sten och trä, tack vare sin låga kostnad, enkelhet i användning och skalbarhet.
Men det är inte utan problem.
Först är det långt ifrån en hållbar produkt när det gäller resursförbrukning. Det använder enorma mängder sand, till den grad att rapporter antyder världen “slutar få sand.”
Källa: Visual Capitalist
Cementproduktionen är också en mycket energikrävande aktivitet. Den drivs nästan uteslutande av fossila bränslen, vilket resulterar i att cementproduktionen står för 8 % av världens CO₂-utsläpp.
Detta är jämförbart med utsläppen från bilar och skåpbilar, som står för 10 % av de globala utsläppen. Följaktligen skulle en mer hållbar betong ha lika stor påverkan som att övergå alla världens bilar till elbilar och driva dem enbart med grön energi.
Hur lera‑hampa 3D‑utskrift skapar ett lågt koldioxidbetongalternativ
Parallellt med sökandet efter grönare alternativ till traditionell betong uppstod idén att använda 3D‑utskriftsprinciper för att bygga hus.
Istället för arbetsintensiva metoder som murverk kan en automatiserad 3D‑utskriftsmaskin snabbt montera väggar.
Dock eliminerar inte utskrift av väggarna den långa härdningstiden som krävs för betong; det finns fortfarande en 28‑dagars väntetid innan strukturen uppnår full styrka.
Forskare vid Oregon State University har nu utvecklat ett betongsubstitut som är betydligt mindre koldioxidintensivt samtidigt som det är kompatibelt med 3D‑utskriftsteknik.
De publicerade sina resultat i Advanced Composites and Hybrid Materials1 under titeln “3D printing of sustainable infrastructure using rapid-set clay concrete with biobased additives.”
Svep för att rulla →
| Egenskap | Traditionell cementbetong | Lera‑Hampa polymerbetong (OSU) | Lågt koldioxid elektrolyscement (Sublime) |
|---|---|---|---|
| Bindemedel | Portlandcement, ugnsbakat klinker | Acrylamidbaserat polymerbindemedel med RICFP | Elektrolysbaserat cement tillverkat vid rumstemperatur |
| Biobaserat / in-situ-innehåll | Lågt; främst gruvda aggregat | ≈75 % lera, sand, hampafibrer, biochar efter vikt | Beror på lokala kalciumkällor (industriella biprodukter, berg) |
| Styrka omedelbart efter placering | I praktiken 0 MPa; kräver formverk | ≈3 MPa direkt efter 3D‑utskrift | Tidigt styrkeprofilen är fortfarande under skalning och testning |
| Dagar för att nå 17–24 MPa strukturell styrka | Vanligtvis upp till 28 dagar | ≈3 dagar för att överstiga 17 MPa | Målsätts liknande eller bättre, varierar med blandning och anläggning |
| Full härdningstid | ≈28 dagar | ≈8–14 dagar (över 40 MPa) | Anläggningsspecifik; utformad för att undvika ugnsprocess |
| CO₂-avtryck jämfört med vanlig Portlandcement | Högt (ugnar och processutsläpp) | Lägre, tack vare biobaserade aggregat och ingen cementugn | Designad för att vara avsevärt lägre genom att undvika kalkstenkalkning |
| 3D‑utskriftskapacitet | Kräver stöd, långsammare härdning, begränsade utskjutningar | Kan skriva ut fristående utskjutningar och gap utan stöd | Tidigt stadium; fokus på batchproduktion av lågt koldioxidcement |
Inuti lera‑hampa polymeren: RICFP och biobaserade aggregat
Cement består vanligtvis av kalcium, kisel, aluminium och järn, som slutligen värms i en ugn och mals till ett fint pulver.
Istället utvecklade forskarna ett 3D‑utskrivbart, lerbaserat byggmaterial med en metod känd som Radical‑Induced Cationic Frontal Polymerization (RICFP).
Den förlitar sig på tre nyckelkemiska komponenter:
- En monomer som polymeriseras i närvaro av en fri radikal.
- En korsbindare som länkar polymersträngar tillsammans.
- En initiator som, vid hög temperatur, frigör de fria radikaler som behövs för att starta polymerisationen.
Forskarna uppnådde detta genom att kombinera RICFP‑bindemedlet med leraggregat, sand, biochar och hampafiber för att förbättra tryckhållfasthet, isolering och hållbarhet. Till detta tillsattes ett bindemedel, gjort av acrylamid (ACR) monomer, methylenebisacrylamid (MBA) korsbindare och ammoniumpersulfat (APS).
Totalt lyckades detta använda 70–80 % biobaserade material efter vikt.
Överlägsen styrka och snabbare härdning än traditionell betong
Den största förbättringen som detta material ger jämfört med betong är högre styrka, särskilt omedelbart efter 3D‑utskrift.
Med en byggbar styrka på 3 megapascal (MPa) möjliggör det konstruktion av flerskiktsväggar och fristående utskjutningar som tak.
Denna styrka ökar med tiden och skapar en mycket solid slutbyggnad.
“Den överstiger 17 megapascal, den styrka som krävs för bostadsstrukturbetong, på bara tre dagar, jämfört med upp till 28 dagar för traditionell cementbaserad betong.”
Devin Roach – biträdande professor i maskinteknik, OSU College of Engineering
En annan fördel är härdningstiden: materialet når 17 MPa styrka som krävs för bostadsstrukturbetong på bara tre dagar. Det härdar fullständigt på under två veckor – jämfört med cirka 28 dagar för traditionell cementbaserad betong.
Forskarna testade också olika 3D‑utskriftskonstruktionsmetoder. De demonstrerade att högre styrka och snabb polymerisation möjliggör att den nya blandningen kan skrivas ut utan en underliggande struktur.
Denna nya metod kan också användas för att skriva ut normalt formade dörrar och fönster, funktioner som vanligtvis kräver extra material eller speciella metoder med betong 3D‑utskrift.
“Materialets förmåga att skriva ut fristående strukturer utan stöd, inklusive olika och unika möjligheter att skriva ut med frontalt polymeriserande betong.”
Vad lera‑hampa 3D‑utskrift kan betyda för framtida byggnader
Medan 3D‑utskrivna hus och byggmaterial initialt använde betong, är det sannolikt att denna nya byggmetod kommer att dra nytta av nya material.
För närvarande, eftersom det fortfarande är i ett experimentellt stadium, är det ler‑hampa‑biochar‑baserade materialet dyrare än betong.
Men ytterligare förfining och minskning av byggkostnader, tack vare 3D‑utskrifts effektivitet, bör slutligen göra det jämförbart med traditionella material.
Dessutom kan det överlägsna koldioxidavtrycket vara en avgörande faktor om koldioxidskatter börjar påverka cementkostnaderna kraftigt.
Investera i cementproduktion
Investerarens slutsats – Lera‑Hampa 3D‑utskrift & CRH
Lera‑hampa polymerbetong är fortfarande i laboratorie‑ och pilotstadiet, men den befinner sig i spåret av tre kraftfulla krafter: byggnadsdekarbonisering, automatiserad 3D‑utskriven byggnation och snabbhärdande material som komprimerar projekttidslinjer. Oregon State University‑blandningen visar hur biobaserade aggregat och polymerkemi kan leverera strukturell styrka på dagar istället för veckor, med ett mycket lägre CO₂‑avtryck än traditionellt cement. För investerare på den offentliga marknaden är CRH ett av de tydligaste sätten att få exponering mot denna övergång. Företaget är den största återvinnaren i Nordamerika, har redan börjat minska cementutsläppen med alternativa bränslen, och satsar kapital på lågkoldioxidcement‑innovatörer som Sublime Systems, koldioxidinfångningstekniker och AI‑drivet mixoptimering. Om elektrolysbasserat cement och avancerade 3D‑utskrivna blandningar skalar kommersiellt, är etablerade företag med global distribution, kapital och regulatoriska relationer – som CRH – bäst positionerade att leda övergången snarare än att bli störda av den.
CRH: En hållbar cementledare och dekarboniseringsstrategi
(CRH )
Som en av världens ledande aktörer inom cementproduktion kommer CRH att vara avgörande för att göra cementkonstruktion till en mer hållbar industri. Det rankas som #1 i total volym av byggmaterial som levereras både på den amerikanska och europeiska marknaden.
Företaget är aktivt i 28 länder och 3 390 platser, med 78 500 anställda, och CRH Americas står för 65 % av dess globala försäljning 2023.
CRH förväntar sig robusta investeringar från västerländska regeringar i infrastruktur för att hjälpa till att växa sin verksamhet. Trenderna med reindustrialisering och återförflyttning av högteknologisk tillverkning bör också hjälpa.
Källa: CRH
CRH har gjort betydande framsteg inom hållbarhet med en serie initiativ:
- Det är den största återvinnaren i Nordamerika, med 43,9 miljoner ton avfall och biprodukter från andra industrier återvunna 2023.
- Det minskade sina CO₂‑utsläpp med 8 % år 2023, tack vare användning av 36 % alternativa bränslen i sina cementanläggningar.
- Det siktar på en minskning av utsläppen med 30 % till 2030 (jämfört med utsläppen 2021).
Detta är lovvärt i sig, men kan ses som för lite, för sent, med tanke på koldioxidutsläppen från betongindustrin.
Lyckligtvis är CRH också en drivkraft för mer grundläggande förändringar i sektorn. Noterbart, det har investerat 75 M$ i lågkoldioxidcementföretaget Sublime, tillsammans med den europeiska betongjätten Holcim.
Sublime Systems grundades ur MIT 2020 för att använda en elektrolyser för att producera cement vid rumstemperatur, vilket ersätter energikrävande och fossila bränsleintensiva ugnar. Det möjliggör också användning av kalciumkällor som insatsmaterial, vilket undviker utsläpp av CO₂ från kalkstensinsats.
Sublimes första kommersiella anläggning i Holyoke förväntas öppna så tidigt som 2026. Om den visar sig framgångsrik kan den bli den verkliga spelväxlaren för cementindustrin och öppna vägen för skalbar lågutsläppsbetong.
CRH har också investerat i andra dekarboniserings‑ och hållbarhetsstartups:
- 23,7 miljon € i Cool Planet Technologies, som utvecklar koldioxidinfångningslösningar för industrier som traditionellt har varit svåra att dekarbonisera.
- $34,7 M av CRH och andra investerare i Carbon Upcycling Technologies, som använder en hel‑elektrisk mineraliseringslösning för att permanent lagra CO₂ i industriella biprodukter och mineraler, såsom cement, plast, konsumentprodukter, gödningsmedel och läkemedel.
- AICrete, en ‘recept‑som‑en‑tjänst’-plattform som arbetar med lokala betongproducenter, optimerar lokala material och minimerar mängden cement som används med AI‑analyser, vilket minskar både CO₂‑avtrycket och kostnaden för betongproduktion.
- FIDO AI:s Series B‑finansiering är en startup som använder AI för att minska vattenförbrukning och öka vattenbesparingar.
Lastly, CRH investerar också i 3D betongutskrift (3DCP) through dess dotterbolag Amerimix.
Sammanfattningsvis är CRH en lönsam ledare inom betong‑ och byggindustrin och förbereder sig mycket aktivt för industrins dekarbonisering, både direkt i befintliga anläggningar och genom att vara en huvudleverantör av kapital till innovativa startups som skapar nästa generation av cement‑ och betongproduktionsteknik, inklusive dekarbonisering och 3D‑utskrift.
Senaste nyheter och utvecklingar för CRH (CRH) aktien
Refererad studie
1. Nicolas A. Gonsalves et al,. 3D printing of sustainable infrastructure using rapid-set clay concrete with biobased additives. Advanced Composites and Hybrid Materials. Volym 8. 01 oktober 2025. https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01456-1
