Noutăți în domeniul pardoselilor: primul proiect realizat cu beton pe bază de grafen

O colaborare între specialiștii în grafen de la Universitatea din Manchester și firma de construcții condusă de absolvenți Nationwide Engineering a dezvoltat un produs care ar putea revoluționa industria betonului și impactul său asupra mediului.

Într-o premieră mondială pentru acest sector, echipa a turnat placa de podea a unei noi săli de sport în Amesbury, Wiltshire, cu „Concreten” îmbunătățit cu grafen, eliminând 30% din material și toate armăturile din oțel. În funcție de dimensiunea proiectelor ulterioare, Nationwide Engineering estimează economii de 10-20% pentru clienții săi.

De ce este problematic betonul?

Producția de ciment pentru beton în industria construcțiilor este una dintre principalele cauze ale emisiilor globale de dioxid de carbon. În mod remarcabil, dacă industria betonului ar fi o țară, ar fi al treilea cel mai mare emițător din lume după China și SUA, producând aproximativ 8% din emisiile globale de CO₂.

Adăugarea unor cantități mici de grafen – așa-numitul „material 2D” realizat dintr-un singur strat de atomi de carbon – întărește Concretene cu aproximativ 30% comparativ cu betonul standard RC30, ceea ce înseamnă că este nevoie de mult mai puțin ciment pentru a obține performanța structurală echivalentă.

„Suntem încântați că am dezvoltat și construit acest beton îmbunătățit cu grafen pe un proiect real”, a spus Alex McDermott, cofondator și director general al Nationwide Engineering, care este, de asemenea, absolvent de inginerie civilă la Manchester. „Împreună cu partenerii noștri de la Graphene Engineering Innovation Centre de la Universitatea din Manchester și inginerii de la HBPW Consulting, ne dezvoltăm rapid cunoștințele și experiența și suntem poziționați pentru o desfășurare mai largă a industriei prin cadrul nostru de construcții, devenind compania preferată în materie de beton pe bază de grafen.”

Ce ar putea însemna acest lucru pentru industria construcțiilor?

Nationwide Engineering are trei proiecte de construcție existente: pe cinci ani cu Network Rail și două cadre de clădiri comerciale guvernamentale pe șapte ani. Întrucât Network Rail se angajează să reducă cu 11% emisiile de CO₂ în următorii patru ani, betonul pe bază de grafen arată un potențial semnificativ pentru a contribui la atingerea acestui obiectiv.

De exemplu, proiectul feroviar de mare viteză HS2 se așteaptă să utilizeze 19,7 milioane de tone de beton, creând aproximativ 5 milioane de tone de CO₂ (aproximativ 1,4% din emisiile anuale de CO₂ din Marea Britanie ). Și asta este doar în producția de beton, înainte de a adăuga sute de mii de călătorii cu trenul și camionul necesare pentru a transporta materialul la șantier.

În timp ce încă există un drum de parcurs între o placă de pardoseală cu risc scăzut și cerințele de performanță ale căilor ferate de mare viteză, o reducere cu 30% a materialului într-o gamă largă de aplicații inginerești ar face o diferență semnificativă în ceea ce privește impactul asupra mediului și costurile din industria construcțiilor.

Lansată în lanțul de aprovizionare global al industriei de construcții, tehnologia betonului pe bază de grafen are potențialul de a reduce 2% din emisiile la nivel mondial.

Cum funcționează betonul îmbunătățit cu grafen?

Betonul lichid se formează în forma sa solidă prin reacții chimice, unde apa și cimentul din amestec reacționează pentru a forma o pastă care se usucă și se întărește în timp.

Grafenul acționează ca suport mecanic și ca suprafață de catalizator pentru reacția inițială, ducând la o mai bună legătură la scară microscopică și oferind produsului finit o durabilitate și o rezistență la coroziune îmbunătățite.

În mod crucial, Concretene poate fi utilizat la fel ca betonul standard, ceea ce înseamnă că nu este nevoie de echipamente noi sau de instruire în procesul de dozare sau de așezare, iar economiile de costuri pot fi transmise direct clientului.

Dr. Craig Dawson, manager de aplicații la Graphene Engineering Innovation Center, a explicat în continuare: „Am produs un amestec aditiv pe bază de grafen, care nu este perturbator la punctul de utilizare. Asta înseamnă că ne putem doza aditivul direct la instalația de dozare în care se produce betonul ca parte a sistemului existent, deci nu există nicio schimbare la producție sau pentru personalul care toarnă pardoseala”.

„Am reușit să facem acest lucru printr-o investigație amănunțită – alături de colegii noștri de la universitate din Departamentul de Inginerie Mecanică, Aerospațială și Civilă – a materialelor pe care le folosim și putem adapta această abordare pentru a utiliza grafen de la orice furnizor”, a adăugat el. „Acest lucru face din Concretene o propunere mai viabilă, deoarece există o siguranță sporită a aprovizionării.”