Recent onderzoek naar biochar-gebaseerde bindmiddelen op basis van bamboe
Een recent gepubliceerde studie in Construction and Building Materials onderzoekt een benadering om lage CO₂ bindmiddel te ontwikkelen met behulp van biochar. In deze studie is een poreus materiaal gebruikt dat afkomstig is van bamboe.
Het onderzoek introduceert een methode om de deeltjesgrootteverdeling (PSD) van biochar te optimaliseren met behulp van een poisson-verdeling, wat de CO₂-vastlegging en doorlaatbaarheid van bindmiddelen verbetert. Door verschillende biochardoseringen en water-bindmiddel (W/B)-verhoudingen te testen, ontdekten de onderzoekers dat een hoger biochargehalte en hogere W/B-verhoudingen zowel CO₂-vastlegging als waterabsorptie verbeteren. Daarnaast bleek dat de gevoeligheid van deze eigenschappen voor veranderingen in PSD toeneemt bij een hoger biochargehalte en lagere W/B-verhoudingen. Geoptimaliseerde PSD en biochar-integratie verbeteren de porositeit, waardoor CO₂-binding en waterabsorptie worden bevorderd.
Beste combinaties voor milieuprestaties
Uit onderzoek blijkt dat een samenstelling met 40% biocharge, een distributieparameter (λ) van 3,0 en een W/B-verhouding van 0,40 de beste milieuprestaties levert. Deze aanpak vermindert broeikasgasuitstoot en energieverbruik en biedt een duurzame oplossing. Het verfijnen van de PSD van biochar draagt bij aan groenere bindmiddelen en bouwmaterialen en kan helpen de CO₂-reductiedoelen in de beton- en bouwsector te bereiken. De onderzochte grondstoffen zijn:
- Portlandcement (OPC 42.5 R) met een specifieke chemische samenstelling.
- Polycarboxylaat-superplastificeerder (PCE) met 40% vaste stof en 35% waterreductie.
- Bamboe-biochar geproduceerd via pyrolyse bij 700°C, met een pH van 8,5 (licht alkalisch) en een CO₂-gehalte van 90,27%, geanalyseerd via röntgenfluorescentie (XRF).
CO₂-bindend vermogen en poriënstructuur
Het figuur op de website hierboven toont de variatie in cumulatieve carbonatatiesnelheid van monsters over zeven dagen in relatie tot biochargehalte en λ. De carbonatatiesnelheid neemt toe met een hoger biochargehalte, wat wijst op de ondersteunende rol van biochar bij CO₂-binding in bindmiddelcomposieten. De invloed van λ toont een niet-lineair patroon: aanvankelijk een daling, gevolgd door een stijging. Dit duidt op de complexiteit van de interactie tussen PSD en CO₂-vastlegging. De eigenschappen van het poreuze systeem, zoals transportcapaciteit van CO₂ en water, zijn bepalend. Een ontwikkeld model evalueert hoe biochar deze processen beïnvloedt.
Levenscyclusanalyse
Levenscyclusanalyse (LCA), uitgevoerd volgens ISO 14040-14044, beoordeelt de milieueffecten van biochar-bindmiddelmaterialen. De analyse gebruikt een functionele eenheid van één kubieke meter materiaal, wat bijdraagt aan een kwantitatieve beoordeling van de duurzaamheid. Het onderzoek presenteert een innovatieve benadering voor het ontwerpen van biochar-deeltjesverdelingen om duurzame bindmiddelcomposieten te creëren. Het optimaliseren van biochar-gehalte en W/B-verhoudingen kan in de toekomst mogelijk een bijdragen aan de CO₂-reductie in de beton en bouwsector.
Standpunt Betonhuis
In de bouw- en betonsector zijn verschillende initiatieven gericht op het verminderen van CO₂-uitstoot d.m.v. biochar materialn. Dit onderzoek draagt bij aan een breder begrip van hoe innovatieve technologieën kunnen helpen bij het behalen van deze doelstellingen. Het is echter belangrijk om te benadrukken dat verdere ontwikkeling en validatie nodig zijn voordat deze technologie op grotere schaal kan worden toegepast.
