Entuzijazam Franka Zunina za predmet njegovog istraživanja ne poznaje granice: „Magija i lepota su u transformaciji. Beton počinje kao kremasta tečnost koja se može izliti u kalup. Ono što se pojavljuje je snažan i izdržljiv proizvod. Ova dvostruka priroda betona nam omogućava da i najnapredniju ideju pretvorimo u stvarnost“.
Sad okrugle, sad ugaone, betonske konstrukcije stružu nebo, lome talase i seku kroz planine. Beton obezbeđuje useljivost, štiti od požara, vode, zagađenja i radijacije. U kombinaciji sa čelikom, ovaj „veštački kamen“ može da izdrži ogromna opterećenja.
„Beton je magičan materijal“, kaže Zunino. Nije ni čudo, dakle, što nastavlja da se širi. Ljudima su potrebne sve veće količine stvari, posebno u oblastima sveta koje se brzo razvijaju kao što su Indija, Afrika, jugoistočna Azija i Južna Amerika. Postoji, međutim, problem: njegova proizvodnja troši ogromnu količinu energije i emituje velike količine CO2.
Zunino radi u grupi za fizičku hemiju građevinskih materijala na Institutu za građevinske materijale ETH Ciriha. Rodom iz Čilea, već šest godina se bavi istraživanjem u Švajcarskoj, kako kaže, „za budućnost naše planete“. Od 2022. takođe je podržan od strane Ambizione granta od SNSF-a. Zuninovi baka i deda su držali pekaru. Danas, u blistavoj laboratoriji instituta, usred peći i miksera visokih performansi, Zunino i dalje podseća na kvasnu svežinu čileanskog hleba. I najmanji ugriz ga vraća u detinjstvo.
Kao dečak, bio je fasciniran metodičkim procesom pečenja hleba – preciznim odmeravanjem sastojaka, vaganjem brašna, reakcijama testa, njegovom konzistencijom i načinom na koji se razvijao ukus. „Recept je sve u količini. Prstohvat soli čini hleb ukusnim, a previše ga čini nejestivim.“ Beton se takođe rafiniše kroz minimalne količine aditiva. Ovo ga može učiniti izvodljivijim ili fluidnijim, jačim ili čak izdržljivijim. Ali oni ga takođe mogu učiniti neupotrebljivim.
Zunino uzima glatku sivu betonsku kocku. Napravljen je od samo nekoliko jednostavnih sastojaka: cementa, peska, šljunka, aditiva i vode. Krečnjak i glina se prvo zagrevaju u peći i zajedno melju u prah. Rezultat je cement, vezivo koje laici često brkaju sa stvarnim betonom. Dodavanjem vode stvara se pasta koja se zatim stvrdne. Pravilno formulisan beton je pouzdan, siguran, robustan i nezahtevan—idealan izbor za temelje i stubove.
Osim tog jednog problema. Proces pečenja cementa ne samo da troši energiju, već i oslobađa značajne količine CO2 iz krečnjaka. Shodno tome, industrija betona je glavni emiter gasova staklene bašte i odgovorna je za do 9% emisija veštačkih gasova staklene bašte širom sveta. To odgovara oko četiri puta većem doprinosu celokupnog vazdušnog saobraćaja. Ipak, ove brojke treba staviti u perspektivu.
„U poređenju sa drugim građevinskim materijalima kao što su čelik, aluminijum i staklo“, kaže Zunino, „beton ima relativno mali ugljenični otisak. Sama količina materijala je ono zbog čega se njegov otisak čini tako ogromnim“. Čak je i drvo nepraktična zamena kao građevinski materijal jer bi ga bilo potrebno previše: da biste čak i polovinu betona zamenili drvetom, verovatno biste morali da zasadite šumu veličine Indije i čekate 30 godina. „Dalje poboljšanje betona, ovog sjajnog građevinskog materijala, predstavljalo bi značajan napredak za industriju. Prednost je ogromna.“
Iz tog razloga, Zunino i njegov tim žele da razviju novu porodicu betona – ultrazeleni beton. Istraživači procenjuju da bi ovo moglo uštedeti do 800 miliona tona CO2 širom sveta godišnje, što odgovara 2% emisija ugljenika koje stvaraju ljudi na globalnom nivou ili 20 puta više od emisije ugljenika u Švajcarskoj.
Da bi to postigao, Zunino će se osloniti na dvostruku strategiju. Prvo, udeo cementa (posebno CO2 -intenzivne komponente) će se smanjiti za oko 60%–70% zamenom mineralnih aditiva. Cilj je da ovi mineralni aditivi, a ne cement, oblikuju interakcije u betonu. To će zahtevati nove vrste hemijskih aditiva, posebno takozvane polimerne disperzante, koji su ključni fokus istraživanja. Drugo, udeo veziva u betonu – tj. cement plus voda – takođe će biti smanjen. Sada je veliki izazov razumeti do najsitnijih detalja složenu ravnotežu između ponašanja protoka i razvoja snage kako bi se zadržala ista svojstva uprkos izmenjenoj formulaciji.
„Ljudski i ekonomski aspekti su podjednako važni kao i tehnički“, kaže Zunino. „Materijal mora da zadovolji svakodnevne zahteve. Ako je potrebno nedelju dana da se stvrdne, na primer, umesto jednog dana ili nešto više, kao što je trenutno slučaj, neće naići na prihvatanje.“
Stoga, istraživački tim blisko sarađuje sa velikim proizvođačem cementa. „Ako budemo uspešni, industrija će imati rešenje za postizanje CO2 ciljeva i uštedu na porezima na ugljenik“, kaže on. Može li potpuno novi građevinski materijal biti rešenje? Teško. „Na ulicama Nigerije, gde ljudi ponekad mogu da mešaju beton golim rukama, rešenje raketne nauke ne bi imalo šanse.
Zunino sanja da ceo beton svuda bude zamenjen preko noći njegovom ultra-održivom varijantom, a da niko ne primeti razliku. Kaže, smejući se: „Ovo bi bila magična transformacija kao i transformacija samog materijala.“
