تولید آهک از جلبک [سنگ آهک زیستی]

چه می‌شد اگر به‌جای آسیب‌زدن به طبیعت، ساخت‌وساز را با کمک آن پیش ببریم؟ پژوهشگران دانشگاه کلرادو راهی شگفت‌انگیز یافته‌اند: تولید آهک از جلبک یا تولید سیمان با کمک جلبک‌ها. این جلبک‌ها طی فتوسنتز، سنگ آهکی تولید می‌کنند که جایگزین نسخه‌ی معدنی آن در بتن می‌شود و نتیجه؟ بتنی که ردپای کربن ندارد و یک نوع سنگ آهک زیستی است.

در دنیایی که صنعت ساخت‌وساز یکی از بزرگ‌ترین منابع انتشار گازهای گلخانه‌ای به شمار می‌رود، پژوهشگران دانشگاه کلرادو بولدر گامی جسورانه به‌سوی آینده‌ای پایدار برداشته‌اند: تولید بتن کربن‌خنثی — یا حتی کربن‌منفی — با کمک جلبک‌ها.

در این روش نوآورانه، به‌جای استفاده از سنگ آهک سنتی که نیازمند استخراج از معادن و فرآیندهای پرکربن است، از سنگ آهک زیستی تولیدشده توسط جلبک‌های میکروسکوپی استفاده می‌شود.

 این جلبک‌ها، طی فرایند فتوسنتز، کربنات کلسیم تولید می‌کنند؛ همان ماده‌ای که در تولید سیمان پرتلند — پرکربن‌ترین جزء بتن — نقشی کلیدی دارد.

نتایج تحقیقات

بتن ساخته‌شده با سنگ آهک زیستی، از نظر کربنی خنثی است، چرا که میزان دی‌اکسید کربن آزادشده در فرآیند تولید، با مقدار CO₂ جذب‌شده توسط جلبک‌ها در حین رشد برابر است.

به‌بیان دیگر، این بتن نه‌تنها اثرات منفی زیست‌محیطی بتن سنتی را کاهش می‌دهد، بلکه راهی نو برای دستیابی به ساخت‌وساز پایدارتر پیش روی ما می‌گذارد. پروسه تولید این آهک را می توانید در شکل زیر مشاهده کنید.

این سیمان می‌تواند به کربن-منفی تبدیل شود – یعنی بیش از آنکه دی‌اکسید کربن منتشر کند، آن را جذب نماید – به شرطی که سنگ آهک اضافه‌ای که معمولاً به عنوان «مواد پرکننده» به مخلوط اضافه می‌شود نیز با نوع تولیدشده از جلبک جایگزین گردد.

از آنجا که این بخش از سنگ آهک سوزانده نمی‌شود، کربن موجود در آن همچنان در بتن ذخیره می‌ماند.

محققان دانشگاه کلرادو بولدر تخمین می‌زنند که این روش می‌تواند از انتشار دو میلیارد تن دی‌اکسید کربن در سال به جو جلوگیری کند و حتی 250 میلیون تن دیگر را نیز جذب نماید.

سنگ آهک زیستی از نظر ظاهر، احساس و عملکرد کاملاً مشابه سنگ آهک استخراج شده از معدن است، به این معنی که جایگزینی آن در فرآیندهای موجود تولید سیمان به سادگی امکان‌پذیر خواهد بود.

توضیحات علمی تولید آهک از جلبک

1. کوکولیتوفورها:
   • جلبک‌های میکروسکوپی تک‌سلولی
   • دارای پوسته‌های آهکی (کوکولیت)
   • نقش کلیدی در چرخه کربن اقیانوس‌ها
   • توانایی بالای رسوب‌دهی کربنات کلسیم
2. ویژگی‌های منحصر به فرد:
   • رشد سریع در محیط‌های آبی
   • تولید طبیعی کربنات کلسیم از طریق فتوسنتز
   • پتانسیل بالای جذب CO₂ اتمسفری

3. کاربردهای صنعتی:

• تولید مصالح ساختمانی پایدار
• توسعه فناوری‌های جذب و ذخیره کربن
• کاهش ردپای کربن در صنعت ساخت‌وساز

4. مزیت‌های کلیدی این فناوری:

• استفاده از جلبک‌های فوق‌سریع‌الرشد با بازدهی بالا
• قابلیت کشت در انواع محیط‌های آبی
• مدل کسب‌وکار چندمنظوره برای کاهش هزینه‌ها
• پتانسیل تولید همزمان محصولات باارزش دیگر

                                        تصویری از کوکولیتوفورها که پوسته‌های کربنات کلسیمی خود را تشکیل می‌دهند.

در این زمینه چه کارهایی می توان انجام داد؟

۱. همکاری‌های تحقیقاتی

🔹 دانشگاه‌ها و مراکز علمی:

• دانشگاه کلرادو بولدر
• منابع جلبکی دانشگاه کارولینای شمالی ویلمینگتون
  ⬅ همکاری برای انتخاب و بهینه‌سازی سویه‌های جلبکی جهت افزایش سرعت تولید
• آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL)
  ⬅ توسعه سوخت‌های زیستی، مصالح ساختمانی و سایر محصولات جلبکی

۲. زمینه زیست‌محیطی پروژه

🔹 تأثیر منفی سیمان بر محیط زیست:

• ۸٪ از انتشار دی‌اکسید کربن جهانی مربوط به تولید سیمان است
• نیاز فوری به راهکارهای جایگزین یا کاهش‌دهنده‌ی اثرات زیست‌محیطی

۳. نوآوری‌های موازی در صنعت بتن

🔹 مثال قابل‌توجه:

• شرکت Carbicrete (مونترآل)
  ⬅ تولید بتن کربن-منفی
  ⬅ حذف کامل سیمان
  ⬅ استفاده از:
  • سرباره‌ ضایعات صنعت فولاد
  • دی‌اکسید کربن جذب‌شده از کارخانه‌های صنعتی

۴. دیدگاه‌های مختلف نسبت به آینده بتن

🔹 دو رویکرد اصلی در جهان:

• ✖ رویکرد توقف کامل استفاده از بتن (به‌دلیل ردپای کربن بالا)
• ✔ رویکرد اصلاح و بهینه‌سازی استفاده از بتن ( با توسعه روش‌های کاهش مصرف و جایگزین‌های پایدار)

تیم دانشگاه کلرادو بولدر در حال همکاری با مجموعه منابع جلبکی دانشگاه کارولینای شمالی ویلمینگتون است تا با انتخاب و بهینه‌سازی سویه‌های جلبکی، تولید را در سریع‌ترین زمان ممکن افزایش دهند. همچنین با آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر برای توسعه سوخت‌های زیستی و تامین مصالح ساختمانی و  سایر محصولات همکاری می‌کنند.

جمع‌بندی

در حال حاضر، تولید سیمان مسئول حدود ۸ درصد از انتشار دی‌اکسید کربن جهانی است. یکی دیگر از محصولات بتن کربن-منفی توسط شرکت مونترآلی Carbicrete توسعه یافته که با حذف سیمان و استفاده از سرباره ضایعات صنعت فولاد به همراه کربن جذب‌شده از کارخانه‌های صنعتی تولید می‌شود.

در حالی که برخی کارشناسان خواستار توقف استفاده از بتن به دلیل ردپای کربن بالا هستند، دیگران در حال توسعه روش‌هایی برای کاهش مصرف بتن می‌باشند. این رویکردهای متنوع نشان‌دهنده تلاش‌های جهانی برای مقابله با چالش‌های زیست‌محیطی صنعت ساخت‌وساز است.

اگر پیگیر مطالب مرتبط با حوزه صنعت ساختمان، انبوه‌سازی، راه و شهرسازی هستید پیج اینستاگرام شرکت انبوه سازی جهان پیکر صبا را دنبال کنید تا از تازه‌ترین یافته‌های علمی در این حوزه به محض انتشار مطلع شوید.