فرآیند تولید سیمان به دماهای بسیار بالایی نیاز دارد و معمولا به مصرف سوخت نیاز دارد که در نتیجه باعث انتشار گاز کربن دی‌اکسید می‌شود. این انتشار را می‌توان تا حدی با روی آوردن به منابع انرژی تجدیدپذیر جبران کرد اما واکنش‌های شیمیایی که در این مخلوط رخ می‌دهند نیز مقادیر زیادی کربن دی‌اکسید آزاد می‌کنند و اجتناب از آن دشوارتر است. در مجموع، تخمین زده می‌شود که تولید سیمان هشت درصد از کل انتشار کربن دی اکسید بشر را تشکیل دهد.

دانشمندان فرمول آن را تغییر داده‌اند تا ردپای کربن ناشی از بتن را با جایگزین کردن سنگ‌های آتشفشانی به جای سنگ آهک یا افزودن موادی مانند دی اکسید تیتانیوم، زباله‌های ساختمانی، جوش شیرین یا خاک رس که معمولا در حین استخراج دور ریخته می‌شود، کاهش دهند. گروه‌های دیگر حتی سعی کرده‌اند از ریزجلبک‌ها برای رشد سنگ آهک مورد نیاز استفاده کنند.

در این مطالعه جدید، محققان دانشگاه واشنگتن روش جدیدی را پیش گرفته‌اند که در آن از بیوچار که زغالی است که از زباله‌های آلی ساخته شده، استفاده می‌شود. در حالی که پیش از این هم بیوچار به سیمان اضافه شده است اما این بار محققان ابتدا آن را تحت پساب شستشوی بتن قرار دادند. این امر استحکام آن را افزایش داد و اجازه داد تا نسبت بیشتری از افزودنی با آن مخلوط شود. اما مهمتر از همه، بیوچار قادر بود تا ۲۳ درصد از وزن خود، دی اکسید کربن از هوای اطراف جذب کند.

در آزمایش‌ها، این تیم سیمانی تولید کردند که حاوی ۳۰ درصد بیوچار پالایش شده بود و دریافتند که بتن حاصل کربن منفی است و در واقع بیشتر از تولید، کربن دی‌اکسید جذب می‌کند. بر اساس محاسبات محققان، یک کیلوگرم از بتن با ۳۰ درصد بیوچار، حدود ۱۳ گرم کربن دی‌اکسید یعنی مقادیری بیشتر از آن چه تولید می‌کند، جذب می‌کند. شاید این مقدار زیاد به نظر نرسد، اما با توجه به اینکه بتن معمولی معمولا مسئول انتشار حدود ۰.۹ کیلوگرم کربن دی‌اکسید به ازای هر یک کیلوگرم است، این تفاوت قابل توجهی است.

نکته مهم این است که بتن بیوچار نیز استحکام خود را حفظ می‌کند. وقتی استحکام آن بعد از ۲۸ روز اندازه‌گیری شد، مقاومت فشاری بتن ۲۷.۶ مگاپاسکال بود که تقریبا برابر با مقاومت فشاری بتن معمولی است.

محققان قصد دارند به بهینه‌سازی این روش ادامه دهند و آزمایش کنند که بتن حاصل تا چه اندازه در برابر هوا و سایر انواع آسیب‌ها مقاومت می‌کند.

این تحقیق در مجله Materials Letters منتشر شده است.