Сколько CO2 поглощает бетон? Исследование Массачусетского технологического института дает количественную оценку рекарбонизации

Новое исследование впервые дает количественную оценку фактической способности бетона реабсорбировать CO2 в искусственной среде, подчеркивая возможности для декарбонизации зданий.

В дебатах об экологическом переходе строительный сектор часто упоминается как один из основных источников глобальных выбросов CO2. Производство цемента, в частности, связано с высоким углеродным следом из-за потребления энергии и химических реакций в процессе. Однако есть менее известный, но актуальный аспект: в течение срока службы цемент способен реабсорбировать часть выделяемого CO2 посредством естественного процесса, называемого рекарбонизацией цемента.

Беспрецедентная оценка: сколько CO2 сегодня поглощает цемент?

До сих пор вклад карбонизации считался незначительным в национальных бюджетах выбросов.

Но недавнее исследование Центра устойчивого развития бетона Массачусетского технологического института, опубликованное в журнале Труды Национальной академии наукпоставил под сомнение эту точку зрения. Используя восходящий подход, исследователи впервые подсчитали, сколько CO2 ежегодно поглощается бетоном в зданиях и инфраструктуре в США и Мексике. Результаты показывают, что только в 2024 году строительный фонд США поглотил более 6,5 миллионов тонн CO2, что соответствует 13% технологических выбросов, связанных с производством цемента в стране. В Мексике это явление еще более актуально: несмотря на использование вдвое меньшего количества цемента по сравнению с Соединенными Штатами, поглощение достигает 25% выбросов сектора.

Как работает рекарбонизация и от чего она зависит

Рекарбонизация цемента (часто также называемая карбонизацией) — это химический процесс, известный уже некоторое время. Атмосферный CO2 проникает в поры бетона, реагирует с соединениями кальция и образует устойчивый карбонат кальция. Однако скорость и интенсивность этого процесса зависят от множества факторов. Решающую роль играют тип вяжущего (портландцемент или альтернативные смеси), пористость материала (растворы или компактные бетоны), геометрия элементов (поверхность, контактирующая с воздухом) и условия окружающей среды (влажность, температура). Например, бетонная плита на Аляске поглощает CO2 гораздо медленнее, чем бетонная стена в мексиканском городе.

В ходе исследования были смоделированы сотни структурных «архетипов», моделирующих поведение различных элементов здания в различных географических и климатических условиях. Это позволило нам более реалистично оценить влияние этого явления на национальном уровне.

Возможности и пределы недооцененного ресурса

Хотя рекарбонизация не может заменить более широкие стратегии декарбонизации, она представляет собой конкретную возможность улучшить баланс выбросов в строительном секторе. Некоторые конструктивные решения, такие как использование менее плотных смесей, открытая геометрия поверхности или отказ от водонепроницаемых покрытий, могут способствовать впитыванию без ущерба для долговечности. Однако при наличии металлического армирования повышение влажности и pH поверхности может увеличить риск коррозии.

Поэтому необходим тщательный баланс между структурным дизайном, долговечностью и устойчивостью. Кроме того, исследование показывает, что методы, используемые в настоящее время в основных международных реестрах, включая методы МГЭИК, имеют тенденцию переоценивать роль карбонизации из-за упрощения моделей. Анализ, основанный на фактических данных, может повысить точность экологической отчетности и лучше оценить вклад существующих зданий.

На пути к более реалистичному учету углеродного цикла

Исследование дает первую подробную картину углеродного цикла, связанного с используемым бетоном, заполняя пробел, который ранее игнорировался в моделях выбросов.

В перспективе этот метод можно будет распространить на другие страны, объединив базы данных о строительном фонде с национальными данными о производстве цемента.

Правильное включение рекарбонизации цемента в климатическую политику не означает минимизации выбросов в этом секторе, а означает признание того, что даже существующие здания могут в течение своего жизненного цикла способствовать сокращению выбросов CO2 в атмосферу. Изменение точки зрения, которое может предложить неожиданные преимущества на пути к строительству с низким уровнем выбросов.