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    展商動(dòng)態(tài) ? 零碳科技:負(fù)碳建材

    零碳科技:負(fù)碳建材

    預(yù)制建筑網(wǎng) 

    文章來源:友綠網(wǎng)


    建材因其巨大碳排放受到越來越多關(guān)注,而科學(xué)家及企業(yè)也在不斷努力減少建材對(duì)全球氣候的影響。從混凝土、木材到微藻,不斷有新的低碳、負(fù)碳建筑材料涌現(xiàn)。或許未來有一天,我們的建筑物不僅不產(chǎn)生碳排放,還能夠吸收二氧化碳。


    新型工程木材,

    可吸附二氧化碳并使自身變得更堅(jiān)固


    以材料科學(xué)聞名的美國百年老校——萊斯大學(xué)(Rice University),將木材處理成含有多孔結(jié)晶的新復(fù)合材料,不僅能吸收空氣中的二氧化碳,還能增強(qiáng)機(jī)械性能變得更堅(jiān)固。該項(xiàng)研究成果2023年2月發(fā)表在ScienceDirect網(wǎng)站的《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》期刊(Cell Reports Physical Science)上。


    鋼鐵或水泥等結(jié)構(gòu)材料一向是碳排放大戶;建筑施工和使用估計(jì)占排放量的40%。開發(fā)現(xiàn)有材料的可持續(xù)替代品有助于緩解氣候變化并減少二氧化碳排放。


    材料科學(xué)家穆罕默德·拉赫曼(Muhammad Rahman)及其合作者找到了一種將二氧化碳捕獲結(jié)晶多孔材料分子摻入木材的方法。


    “木材是一種可持續(xù)的可再生結(jié)構(gòu)材料,我們已經(jīng)廣泛使用,”拉赫曼說。“我們的工程木材確實(shí)比未經(jīng)處理的普通木材表現(xiàn)出更大的強(qiáng)度。”


    為了實(shí)現(xiàn)這一壯舉,首先通過稱為脫木素的過程清除賦予木材強(qiáng)度的纖維素纖維網(wǎng)絡(luò)。


    圖片

    天然木材(左)與木素木材。從木材中去除木質(zhì)素使其無色。


    木材主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素這三種成分構(gòu)成。研究人員為了增加木材中的毛細(xì)孔率,將木材放入氫氧化鈉和亞硫酸鈉組成溶液中,去除木材中的木質(zhì)素使其變成無色。


    隨后使用漂白劑或雙氧水去除半纖維素,最終留下木頭中的原始纖維素,讓木頭變成亮白色,且體積縮小至原本的50%。


    接下來,他們將處理過的木材泡在CALF-20類型的金屬有機(jī)骨架(MOF)溶液當(dāng)中,并放到80°C的環(huán)境下進(jìn)行真空干燥過夜,以實(shí)現(xiàn)CALF-20結(jié)晶微粒存留在木頭孔隙當(dāng)中,變成Wd-CALF-20復(fù)合材料。


    圖片

    處于不同改性階段的木制品,從天然(最右)到脫木素(右二)到干燥、漂白和脫木素(左二)和注入MOF的功能性木材(左一)。


    此時(shí),木頭的體積會(huì)縮小,并從亮白色變成乳白色狀態(tài),能夠開始捕捉空氣中的二氧化碳。


    論文中提到,一般的MOF是一種二維或三維多孔結(jié)晶材料,是主要用于捕捉二氧化碳的固體吸附劑,是一種新開發(fā)的碳捕獲技術(shù)。不過,普通的MOF在潮濕和多變的環(huán)境中不夠穩(wěn)定,容易降低它們捕獲二氧化碳的能力。


    這次實(shí)驗(yàn)選用CALF-20來代替一般的MOF,原因是CALF-20擁有出色的優(yōu)先捕獲二氧化碳和不易吸收水汽、氮?dú)獾奶攸c(diǎn)。另外CALF-20還有高抗水性和可擴(kuò)展的性能,且能長期在濕酸性的環(huán)境中依然保持良好性能。


    另外,科學(xué)家們?yōu)榱嗽u(píng)估去木質(zhì)素的木材(d-Wd)、CALF-20和Wd-CALF-20復(fù)合材料的晶體性質(zhì),將這些物體放入800°C的高溫環(huán)境下進(jìn)行熱穩(wěn)定性評(píng)估。


    在100°C的情況下,所有樣品都會(huì)失去5%至10%的重量,其原因是水分的釋放。當(dāng)環(huán)境溫度提升至320°C時(shí),d-Wd開始出現(xiàn)分解現(xiàn)象,而CALF-20和Wd-CALF-20則在380°C左右開始快速分解和失重,這表明CALF-20比普通的d-Wd更耐高溫。


    另外,為了證明Wd-CALF-20具有較優(yōu)異的機(jī)械性能,對(duì)其進(jìn)行拉伸和壓力實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)Wd-CALF-20擁有比d-Wd更強(qiáng)的拉伸模量和強(qiáng)度。Wd-CALF-20可以承受高達(dá)75MPa的壓力,但d-Wd只能承受50MPa的壓力。


    研究還發(fā)現(xiàn),若對(duì)Wd-CALF-20復(fù)合材料進(jìn)一步壓縮、致密化,將獲得更好的機(jī)械性能。


    微藻


    微藻包括了一個(gè)龐大而尚未開發(fā)的生物類群,種類繁多,其生理學(xué)和生化特性范圍廣闊,從微藻中獲取生物活性物質(zhì),已成為微藻資源開發(fā)利用的一大熱點(diǎn)。它的種種特性,決定了微藻在醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工、能源、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、航天等領(lǐng)域有著重要的開發(fā)價(jià)值。


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    如今,世界各國的建筑師們正在積極探索,將微藻納入建筑立面的可能性,使其成為創(chuàng)造可再生能源、凈化空氣的一種新手段。微藻作為一種光合物種,通過光合作用,它們可以吸收二氧化碳并產(chǎn)生氧氣。


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    當(dāng)微藻被整合到立面中,建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)成為碳封存和生物燃料生產(chǎn)的載體。隨著對(duì)微藻的深入研究,在未來,建筑環(huán)境可能演變?yōu)橐粋€(gè)充滿活力的生態(tài)系統(tǒng),擁有純凈的空氣和綠色的生物燃料。


    種植結(jié)構(gòu)板?

    (Plantd Structural Panels?)


    Plantd是一家革命性的可持續(xù)建筑材料公司,將快速生長的多年生草轉(zhuǎn)化為耐用的負(fù)碳建筑材料。


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    Plantd將生產(chǎn)直接替代傳統(tǒng)住宅建筑產(chǎn)品的建筑材料,它們也不需要任何替代安裝技術(shù)。該公司種植快速生長的多年生草,而不是砍伐樹木,并開創(chuàng)了減少碳排放的新型生產(chǎn)技術(shù)。由此產(chǎn)生的產(chǎn)品稱為種植結(jié)構(gòu)板?,能夠保留在田間捕獲的 80% 的二氧化碳,然后將二氧化碳鎖在新房屋的墻壁和屋頂內(nèi)。


    負(fù)碳磚GreenJams Agrocrete 


    GreenJams公司利用農(nóng)業(yè)殘留物如稻草、棉秸、甘蔗渣等和工業(yè)大麻制造負(fù)碳建筑材料。他們?cè)缙诘脑彤a(chǎn)品如下所示。


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    其產(chǎn)品名為Agrocrete,由升級(jí)回收的材料制成。其創(chuàng)始人表示,該產(chǎn)品可以將施工成本降低 50%,隔熱性提高 50%,以及減少建造建筑物所需的時(shí)間。


    農(nóng)業(yè)殘留物如稻草、棉秸、甘蔗渣等。用于使Agrocrete與該公司的創(chuàng)新產(chǎn)品BINDR混合。它是波特蘭水泥的100%升級(jí)回收低碳替代品,由鋼鐵,造紙和電力行業(yè)的工業(yè)副產(chǎn)品制成。


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    營口市人民政府關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的實(shí)施意見 預(yù)制建筑網(wǎng)閱讀 52不喜歡不看的原因確定


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