Zelený beton

Ochrana zastavěného prostředí před silami přírodního světa pomocí přehrad a mořských stěn je důležitou prací (viz Záchrana Holandska) stejně jako ochrana přírodního prostředí před umělým světem. Inženýr 21. století by se však měl také dívat na přírodu jako na výkonného designového partnera a zdroj udržitelných řešení. Dobrým místem, kde začít, je studovat způsob, jakým jsou přírodní materiály konstruovány v nanoměřítku, a čerpat z nich inspiraci při vytváření vlastních materiálů. Vezměme si například stavební materiál, který si stavební inženýr vybral: beton, nejstarší inženýrský stavební materiál a jeden z nejrozšířenějších materiálů na Zemi, hned po vodě.





Každý rok se vyrobí 1,89 miliardy tun cementu – primární složky betonu –, což stačí na výrobu jednoho kubického metru betonu na každého živého člověka. Cement je bohužel hlavním zdrojem atmosférického oxidu uhličitého – především proto, že se vyrábí spalováním fosilních paliv za účelem zahřátí vápencového a jílového prášku na 1500 °C, což mění jeho molekulární strukturu. Když se cementový prášek později smíchá s vodou a štěrkem, vložená energie se uvolní do chemických vazeb, které tvoří hydráty křemičitanu vápenatého – lepidlo, které váže štěrk za účelem výroby betonu. Výroba cementu představuje odhadem 7 až 8 procent všech emisí oxidu uhličitého vyprodukovaných člověkem.

Druhá Země

Tento příběh byl součástí našeho vydání z července 2007

  • Viz zbytek čísla
  • předplatit

Pokud dokážeme zkonstruovat nový cement, jehož výroba produkuje pouze polovinu oxidu uhličitého, dosáhneme významného snížení celkových emisí oxidu uhličitého. A lidská kost by nám mohla ukázat, jak na to.



Síla cementu pochází z velké části ze způsobu, jakým se hydráty křemičitanu vápenatého samovolně skládají do částic, které se shlukují s nejvyšší možnou hustotou pro kulovité předměty. Lidská kost – nebo přesněji apatitové minerály v kostech – dosahuje velmi podobné hustoty balení v nanoměřítku, přesto se vyrábí při tělesné teplotě bez znatelného uvolňování oxidu uhličitého. V nanoměřítku má kost mnoho společného s betonem: skládá se z velké části z vápníku; jeho pevnost vykazuje významnou třecí složku; a kolagenové proteiny ji pomáhají zpevnit, stejně jako ocelové tyče vyztužují beton.

Samozřejmě, že u kosti trvá hydratace a ztuhnutí minerálů apatitu nějaký ten měsíc, tedy více času, než si můžeme dovolit na stavbách. Ale pokud najdeme způsob, jak tento proces napodobit a urychlit, mohli bychom jej replikovat a vytvořit nový stavební materiál.

Toto je jen jeden příklad výzkumu čerpajícího z neomezených vzorů nabízených přírodním světem – a extrahujících z nich základní inženýrské principy.



Franz-Josef Ulm, odborník na materiály, je profesorem na katedře stavebního a environmentálního inženýrství MIT.

skrýt