Baanbrekende ontdekkingen in CO2-absorptie door cement via carbonatieprocessen

AmsterdamOnderzoekers hebben ontdekt dat materialen op cementbasis kunnen helpen bij het verminderen van CO2 in de atmosfeer. Deze materialen vangen en slaan CO2 op door een proces genaamd carbonatatie, waarbij stabiele mineralen worden gevormd. Ondanks talloze studies begrijpen wetenschappers nog steeds niet volledig hoe dit werkt. Dit onderzoek, gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry C, toont met nieuwe methoden aan dat structurele veranderingen en waterbeweging belangrijk zijn in het carbonatatieproces.

Belangrijkste bevindingen van het onderzoek zijn:

• Watertransport en structurele veranderingen door carbonatatie spelen een belangrijke rol.
• Met behulp van 29Si kernspinresonantie (NMR) en 1H NMR relaxometrie kan watertransport in calcium-silicaathydraten (C-S-H) bestudeerd worden.
• Het carbonatatieproces wordt beïnvloed door factoren zoals relatieve vochtigheid (RV) en calcium-naar-silicium (Ca/Si) verhoudingen.

Het onderzoeksteam onder leiding van Associate Professor Takahiro Ohkubo van de Chiba Universiteit produceerde C-S-H en stelde dit bloot aan zuivere CO2 om het carbonatatieproces te versnellen. Door deze methode konden ze veranderingen waarnemen die normaal gesproken jaren zouden duren. Inzicht in deze veranderingen kan leiden tot betere bouwmaterialen die grote hoeveelheden CO2 kunnen absorberen.

Uit het onderzoek blijkt dat de Ca/Si-verhouding en luchtvochtigheidsniveaus een grote invloed hebben op het carbonatieproces. Lagere luchtvochtigheid en hogere Ca/Si-verhoudingen leiden tot kleinere porieën, waardoor de afgifte van calciumionen en water uit de C-S-H-structuur wordt verminderd. Dit maakt carbonatie minder effectief, dus het is belangrijk om deze factoren aan te passen voor een betere CO2-opname.

Lees ook:

Vandaag · 11:05

Veilige en effectieve bariatrische chirurgie biedt hoop voor zeer zwaarlijvige patiënten, blijkt uit studie.

Deze studie is van belang omdat het zowel structurele veranderingen als massatransfer tijdens de carbonatie onderzoekt. Door beide aspecten te analyseren, verschaft het een beter inzicht in het proces, wat kan bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe materialen om klimaatverandering tegen te gaan.

Dit onderzoek reikt verder dan alleen bouwmaterialen. Carbonatatiereacties komen namelijk ook in de natuur voor, en deze methode kan ons helpen om dergelijke natuurlijke processen beter te begrijpen. Door de rol van structuur en transportfactoren te benadrukken, opent deze studie de deur naar mogelijke oplossingen voor belangrijke milieuproblemen.

Een nieuwe kijk op de interactie tussen cement en koolstofdioxide kan leiden tot betere systemen voor CO2-opvang. Onderzoek wijst uit dat cement een belangrijke rol zou kunnen spelen in het verminderen van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer. Het gebruik van geavanceerde technieken zoals NMR om deze interacties te bestuderen, betekent een grote vooruitgang in de materiaalkunde en milieutechniek.