Nedavna studija, objavljena u časopisu The Journal of Physical Chemistry C 8. jula 2024, otkriva važne uvide u proces karbonizacije materijala na bazi cementa, što bi moglo igrati ključnu ulogu u smanjenju globalnih emisija ugljen-dioksida (CO₂). Karbonizacija je proces u kojem CO₂ reaguje sa hidratima kalcijum silikata (C–S–H) u cementnoj pasti da bi formirao kalcijum karbonat, pružajući potencijalno efikasan način za hvatanje i očvršćavanje CO₂.
Proučavanje je sprovedeno pod vodstvom vanrednog profesora Takahiro Ohkuba sa Fakulteta inženjerskih nauka Univerziteta Čiba, zajedno sa timom istraživača iz više institucija, uključujući Univerzitet u Tokiju, Univerzitet u Hirošimi i Univerzitet Hokaido. Istraživači su koristili napredne tehnike kao što su 29Si nuklearna magnetna rezonanca (NMR) i 1H NMR relaksometrija kako bi detaljno proučili transport vode i strukturalne promene u C–S–H tokom ubrzane karbonizacije.
„Naša studija koristi inovativne metode za istraživanje uloge transporta vode i strukturnih promena tokom karbonizacije“, objašnjava vanredni profesor Ohkubo. Istraživači su simulirali uslove ubrzane karbonizacije koristeći koncentracije CO₂ koje su daleko više od atmosferskih nivoa, što je omogućilo brže proučavanje procesa u laboratorijskim uslovima.
Rezultati su pokazali da karbonizacija značajno zavisi od odnosa kalcijum/silikat (Ca/Si) i uslova relativne vlažnosti (RH). Promene u strukturi C–S–H, uključujući kolaps lanca i promene u veličini pora, imaju značajan uticaj na efikasnost karbonizacije. Konkretno, niži RH i visok Ca/Si odnos dovode do smanjenja veličine pora i otežavaju transport jona kalcijuma i vode, što može smanjiti efikasnost procesa karbonizacije.
„Ovi nalazi ukazuju na to da je važno proučiti kako se strukturne promene i prenos mase međusobno utiču tokom karbonizacije, a ne samo pojedinačno“, dodaje Ohkubo.
Istraživanje ima potencijalne implikacije za razvoj građevinskih materijala koji mogu apsorbovati veće količine CO₂, što bi moglo pomoći u ublažavanju klimatskih promena. Takođe, metoda može doprineti boljem razumevanju karbonizacije u prirodnim procesima i organskim materijama.
Ova studija predstavlja važan korak ka razumevanju i unapređenju procesa karbonizacije, pružajući nove uvide u mogućnosti za smanjenje emisija CO₂ i razvoj održivijih građevinskih materijala.
