Onderzoekers van het Instituut voor Industriële Wetenschappen, een deel van de Universiteit van Tokio, hebben een nieuwe methode ontwikkeld om beton zonder cement te produceren. Ze hebben zanddeeltjes direct gebonden via een eenvoudige reactie in alcohol met een katalysator. Dit kan zowel helpen om de CO2-uitstoot te verminderen als om gebouwen en constructies in woestijngebieden te bouwen, zelfs op de maan of Mars.

Beton bestaat uit twee delen:het aggregaat (meestal gemaakt van zand en grind) en cement (verantwoordelijk voor 8% van de totale wereldwijde CO ₂ uitstoot). Ondanks dat er een enorme hoeveelheid zand in de wereld is, de beschikbaarheid van zand voor betonproductie is vrij beperkt omdat zanddeeltjes een specifieke grootteverdeling moeten hebben om beton vloeibaar te maken.

"In beton, cement wordt gebruikt om zand en grind te binden. Sommige onderzoekers onderzoeken hoe meer cement kan worden vervangen door andere materialen, zoals vliegas en hoogovenslakken, CO . verminderen ₂ uitstoot, maar deze benadering is onhoudbaar omdat de aanvoer van deze materialen afneemt als gevolg van een verminderd gebruik van thermische energiesystemen en een toenemend gebruik van staal voor elektrische ovens, " legt Yuya Sakai uit, hoofdauteur. Daarom, er is een nieuwe aanpak nodig om beton te produceren uit onuitputtelijke materialen met minder milieubelasting. "Onderzoekers kunnen tetraalkoxysilaan uit zand produceren door een reactie met alcohol en een katalysator door water te verwijderen, wat een bijproduct is van de reactie. Ons idee was om het water te verlaten om de reactie heen en weer te verschuiven van zand naar tetraalkoxysilaan, om de zanddeeltjes met elkaar te verbinden."

De onderzoekers plaatsten een kopje van koperfolie in een reactievat met zand en materialen, en varieerde systematisch de reactieomstandigheden, zoals de hoeveelheden zand, alcohol, katalysator, en uitdrogingsmiddel; de verwarmingstemperatuur; en de reactietijd. Het vinden van de juiste hoeveelheid zand en chemicaliën was van cruciaal belang om een ​​product met voldoende sterkte te verkrijgen.

"We hebben voldoende sterke producten verkregen met, bijvoorbeeld, kiezelzand, glazen kralen, woestijnzand, en gesimuleerd maanzand, ", zegt tweede auteur Ahmad Farahani. "Deze bevindingen kunnen overal ter wereld een beweging in de richting van een groenere en zuinigere bouwsector bevorderen. Onze techniek vereist geen specifieke zanddeeltjes die in conventionele bouw worden gebruikt. Dit zal ook helpen bij het aanpakken van de problemen van klimaatverandering en ruimteontwikkeling."

Aanvullend, het product heeft waarschijnlijk een betere duurzaamheid dan dat van conventioneel beton omdat cementpasta, die relatief zwak is tegen chemische aantasting en grote volumeveranderingen vertoont als gevolg van temperatuur en vochtigheid, is niet bij het product inbegrepen.

Het werk wordt gepubliceerd in Seisan Kenkyu , Vol. 75, 2021 als "Productie van gehard lichaam door directe binding van zanddeeltjes."