Производство цемента остается одним из главных источников антропогенного воздействия на климат, обеспечивая около 7% мировых выбросов углекислого газа. Основной объем эмиссии приходится на процесс декарбонизации известняка при обжиге клинкера. На фоне прогнозируемого роста численности населения планеты до 10,3 млрд человек к середине 2080–х годов спрос на городскую инфраструктуру и строительные материалы будет только расти, что требует поиска альтернативных связующих компонентов с низким углеродным следом.
Исследователи из Университета Хасануддина в Индонезии предложили решение этой проблемы, разработав состав геополимерного бетона на основе золы рисовой шелухи и отходов переработки сахарного тростника – багассы. В отличие от традиционного портландцемента, геополимерный бетон использует алюмосиликаты, активируемые щелочными растворами. Для улучшения механических свойств и преодоления характерной для таких составов хрупкости ученые добавили в смесь полипропиленовые волокна.
В ходе экспериментов тестировались составы с замещением 5% и 10% летучей золы на золу сахарного тростника при неизменной концентрации волокон 0,6 кг на кубический метр. Наилучшие показатели продемонстрировал состав с 5–процентным содержанием тростниковой золы. Прочность этого образца на сжатие оказалась на 41% выше, чем у контрольной группы, а прочность на растяжение выросла на 29%. Также зафиксировано значительное увеличение энергии разрушения, что свидетельствует о повышении пластичности и трещиностойкости материала.
Экологический анализ показал, что применение такой смеси позволяет сократить выбросы CO2 на 25–30% по сравнению с классическим бетоном на портландцементе. Соотношение прочности к объему углеродной эмиссии у нового материала выше на 52%, а экономическая эффективность – на 53%. Использование сельскохозяйственных отходов в строительстве не только снижает нагрузку на окружающую среду, но и способствует развитию экономики замкнутого цикла, что особенно актуально для крупных производителей сахара, таких как Индонезия.
Несмотря на положительные результаты в краткосрочной перспективе, авторы исследования указывают на необходимость дальнейшего изучения долговечности материала. Предстоит оценить устойчивость геополимерного бетона к химическому воздействию, циклам замораживания и оттаивания, а также к длительным механическим нагрузкам в различных климатических условиях. В текущем виде разработка признана пригодной для возведения малоэтажных зданий и производства ненапряженных железобетонных конструкций.