UCLA skapar betong med koldioxid från kraftverket

Det var Kina som med sina 2,2 miljarder ton stod för den överlägset största cementproduktionen 2019, och på andra plats låg Indien med 320 miljoner ton. Ett ton producerad cement ger också ett ton koldioxidutsläpp. Men sedan omkring sex år har University of California i Los Angeles arbetet med att utveckla metoder som kan reducera utsläppen, och nu ska deras teknik testas i verkligheten.

Inspirationen kommer ursprungligen från ett besök vid Hadrianus mur i Storbritannien. För snart 1 900 år sedan uppförde romerska murare en byggnad där med hjälp av kalciumoxid blandat med vatten. De lät sedan koldioxiden i luften stå för den reaktion som omvandlar materialet till kalksten i en process som kan ha tagit år eller rent av årtionden.

UCLA tänker hämta sin koldioxid från ett kolkraftverk i Wyoming, med målet att skapa färdiga byggblock istället för cement. Testet är en del i finalomgången av tävlingen NRG Cosia Carbon XPrize där tio team slåss om prispotten 7,5 miljoner dollar. I mars installerar sig teamet Carbon Upcycling UCLA vid Wyoming Integrated Test Center, som utgör en del av kraftverket Dry Fork.

Som grund blandar forskarna kalciumhydroxid med ballast och andra ingredienser. Materialet placeras i gjutformar och förs in i en reaktor där det exponeras för rökgas som kommer direkt från kraftverkets skorsten. Karbonatiseringen, där kalciumhydroxiden reagerar med koldioxiden, ger en hård yta som påminner om betong. Processen ska ge färdiga byggblock av materialet CO2Concrete, och totalt kommer forskarna att använda ett halvt ton koldioxid om dagen. Det skriver IEEE Spectrum.

Vid konventionell cementproduktion är det två processer som står för koldioxidutsläppen. Det är dels när kalkstenen hettas upp till omkring 750°, vilket separerar råmaterialet till koldioxid samt kalciumoxid, eller osläckt kalk. När kalciumoxiden sedan blandas med vatten så får man släckt kalk, det stabilare kalciumhydroxid. Den andra stora utsläppsboven är när trikalciumsilikat framställs, en viktig cementingrediens som bildas genom att man hettar upp kalk med kiselhaltig sand till 1 500°.

Redan 2015 visade UCLA-forskare att man istället kan fånga in koldioxiden som genereras och blanda den med kalciumhydroxid för att på så sätt återskapa kalksten. Därmed får man ett kretslopp utan koldioxidutsläpp. I och med att ingen värme behöver tillsättas för att bilda trikalciumsilikat så kräver metoden bara hälften av de temperaturer som används vid konventionell tillverkning.

UCLA var först med att översätta teorin till verklighet i laboratoriet, och till forskarnas glädje var processen avslutad på tre timmar. Det kan jämföras med de 28 dagar eller mer som portlandcement kan kräva för att nå sin maximala hårdhet.