Para ilmuwan telah mengembangkan metode pencetakan beton 3D baru yang menangkap karbon, sehingga meningkatkan kekuatan dan keberlanjutan material.
Inovasi ini secara signifikan mengurangi emisi karbon sektor konstruksi dengan memasukkan CO2 langsung ke dalam beton, menjanjikan masa depan yang lebih ramah lingkungan untuk teknologi konstruksi.
Pencetakan Beton 3D yang Inovatif
Para peneliti di Nanyang Technological University, Singapura (NTU Singapura) telah menciptakan metode pencetakan beton 3D yang menangkap karbon, menawarkan cara baru untuk mengurangi dampak lingkungan dari industri konstruksi.
Dirinci dalam jurnal Sains & Teknologi Penangkapan Karbonteknik ini menargetkan jejak karbon semen yang signifikan. Produksi semen menyumbang sekitar 1,6 miliar metrik ton karbon dioksida (CO).2) setiap tahunnya — sekitar delapan persen CO2 global2 emisi. Metode baru ini bertujuan untuk menurunkan emisi dengan mengurangi penggunaan material, mempercepat konstruksi, dan mengurangi kebutuhan tenaga kerja.
Memperkuat Beton dengan Penangkapan Karbon
Proses kerjanya dengan menginjeksikan uap dan CO2 — ditangkap sebagai produk sampingan dari proses industri — ke dalam campuran beton selama pencetakan. Hal ini memungkinkan beton untuk memerangkap dan menyimpan CO2 dalam strukturnya.
Pengujian menunjukkan bahwa metode ini tidak hanya menyimpan karbon tetapi juga memperkuat beton. Bahan cetakan menunjukkan kekuatan mekanik yang lebih besar dibandingkan dengan beton cetak 3D konvensional.
Kemajuan Teknologi Percetakan Beton
Peneliti utama studi ini, Profesor Tan Ming Jen dari NTU School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE), dan Singapore Centre for 3D Printing (SC3DP) di NTU, mengatakan, “Sektor bangunan dan konstruksi menyebabkan sebagian besar emisi gas rumah kaca global. . Sistem pencetakan beton 3D kami yang baru dikembangkan menawarkan alternatif pengurangan karbon dengan tidak hanya meningkatkan sifat mekanik beton namun juga berkontribusi mengurangi dampak sektor ini terhadap lingkungan. Ini menunjukkan kemungkinan penggunaan CO2 diproduksi oleh pembangkit listrik atau industri lain untuk pencetakan beton 3D. Karena semen tradisional mengeluarkan banyak karbon, metode kami menawarkan cara untuk mengembalikan CO2 melalui pencetakan beton 3D.”
Tim peneliti percaya bahwa inovasi mereka mewakili kontribusi yang menjanjikan terhadap pencapaian tujuan pembangunan berkelanjutan global dan mengurangi ketergantungan industri pada proses konvensional yang boros energi seperti konstruksi beton bertulang.
Perkembangan baru ini merupakan lanjutan dari pencetakan 3D untuk penelitian konstruksi yang dilakukan oleh Prof Tan dan timnya di SC3DP NTU, serta kolaborator internasional.
Kemajuan dalam Percetakan dan Kekuatan Material
Untuk mengembangkan sistem pencetakan beton 3D, tim peneliti menghubungkan printer 3D ke CO2 pompa dan jet yang menyemprotkan uap.
Saat diaktifkan, sistem memompa CO2 dan kukus ke dalam campuran beton saat struktur dicetak. BERSAMA2 bereaksi dengan komponen dalam beton, berubah menjadi bentuk padat yang tetap terkunci di dalam material (diasingkan dan disimpan). Pada saat yang sama, uap meningkatkan penyerapan CO2 ke dalam struktur cetak 3D, meningkatkan propertinya.
Hasil Lab Menunjukkan Peningkatan Signifikan
Dalam uji laboratorium, para peneliti menemukan bahwa struktur beton yang dicetak menunjukkan peningkatan kemampuan cetak sebesar 50 persen – yang berarti dapat dibentuk dan dicetak dengan lebih efisien.
Strukturnya juga menunjukkan kekuatan dan daya tahan yang lebih baik. Beton cetak memiliki kekuatan kompresi hingga 36,8 persen (seberapa besar beban yang dapat ditanggungnya) dan hingga 45,3 persen lebih kuat dalam tekukan (seberapa besar kemampuan lenturnya sebelum patah) dibandingkan dengan beton cetak 3D biasa.
Khususnya, metode ini juga lebih ramah lingkungan, menyerap dan memerangkap karbon dioksida 38 persen lebih banyak dibandingkan metode pencetakan 3D tradisional.
Masa Depan Konstruksi yang Lebih Ramah Lingkungan dan Kuat
Penulis pertama Lim Sean Gip, kandidat PhD dari NTU School of MAE, mengatakan, “Kita berada pada saat yang kritis ketika dunia mempercepat upaya untuk memenuhi target perubahan iklim. Kami yakin teknologi kami dapat berkontribusi untuk menjadikan industri konstruksi lebih berkelanjutan.”
Rekan penulis, Dr. Daniel Tay, Peneliti dari NTU School of MAE, mengatakan, “Sistem yang kami usulkan menunjukkan bagaimana menangkap karbon dioksida dan menggunakannya dalam pencetakan beton 3D dapat menghasilkan bangunan yang lebih kuat, lebih ramah lingkungan, serta memajukan teknologi konstruksi. ”
Permohonan paten AS untuk inovasi tersebut telah diajukan bersama oleh NTU dan kolaborator. Dalam penelitian masa depan, para peneliti berencana untuk mengoptimalkan proses pencetakan 3D agar lebih efisien dan berpotensi menggunakan gas limbah daripada karbon dioksida murni.
Referensi: “Penangkapan dan penyerapan karbon dengan pencetakan beton 3D terintegrasi CO2 dan uap” oleh Sean Gip Lim, Yi Wei Daniel Tay, Suvash Chandra Paul, Junghyun Lee, Issam T. Amr, Bandar A. Fadhel, Aqil Jamal, Ahmad O. Al-Khowwaiter dan Ming Jen Tan, 26 September 2024, Sains & Teknologi Penangkapan Karbon.
DOI: 10.1016/j.ccst.2024.100306
