セメントベースの建物3Dプリント技術は、地球規模の炭素排出によって引き起こされる気候問題を解決することが期待されています

この投稿は warrior bear によって 2023-2-11 22:12 に最後に編集されました

過去数十年にわたり世界の人口は着実に増加しており、住宅などの建物の数も増加しています。宿泊施設の建設に不可欠なのはセメント製品（セメントとコンクリートの両方）であり、これは今日最も広く使用されている資源の 1 つです。国連経済社会局（人口部）が今後数年間の世界人口を予測するために実施した調査によると、2060年までに地球上の人口は100億人を超えると予想されています。現在、セメント生産が総CO2排出量の約8％を占めていることを考えると、建設部門からの排出量はさらに増加する可能性があります。
そこで、アメリカ合衆国ジョージタウン大学で気候保護に取り組んでいるアンキタ・ガンゴトラ、エマヌエラ・デル・ガド、ジョアンナ・I・ルイスからなる研究チームは、セメントや関連材料を使った3Dプリントの可能性を調査してきました。建設業界におけるセメント向けのこの画期的な 3D プリントプロジェクトの詳細については、Commun Eng 誌に掲載された「3D プリントはセメント部門の気候緩和に未開発の可能性をもたらす」というタイトルの研究論文をご覧ください。

論文リンク: https://doi.org/10.1038/s44172-023-00054-7
地球に対する二酸化炭素の脅威は深刻化する問題であり、セメントの生産と使用が大きな役割を果たしているため、セメントとコンクリートのサプライチェーンでカーボンニュートラルを実現するには、3D プリントなどの新しい建設技術が必要です。研究者たちは研究の過程で、セメント産業の脱炭素化という目標に向けて取り組んできました。これは経済の運営方法の変化を意味し、炭素排出量を削減するはずです。
△セメント 3D プリント (C3DP) の例: オーストリア初の 3D プリント建物 (画像提供: PERI 3D Construction GmbH)
セメントの3Dプリントを通じて気候を保護することはできるでしょうか?
建設分野における積層造形は、材料、時間、コストを節約し、人的作業負荷を最小限に抑えることはわかっていますが、気候保護の可能性を考慮すると、研究者は、セメントのサプライチェーンとその後の建設プロセスにおいて、3Dプリントは依然として大きな可能性を秘めていると述べています。3Dプリントの使用により、温室効果ガスの排出を持続的に削減することもできます。研究者らによると、このサプライチェーンの第一段階として、他のセメント材料で強化された新しい低炭素の3Dプリントセメント混合物の製造が含まれる可能性があるという。これには、例えばフライアッシュやスラグなどの産業廃棄物が含まれますが、粘土などの天然物質も含まれる場合があります。研究論文によると、ジオポリマーや従来のコンクリートからのリサイクル材料などの代替バインダーもこの目的に使用できるという。後続の 3D プリント用にセメント混合物を更新するこれらのすべての要素により、排出量を削減できます。

3D プリントのプロセス自体を見ると、3D プリントでは最終的に必要な量の材料のみが使用されるため、材料の無駄を減らすなどの要素によって排出量を削減できます。材料の一部は地元で調達できるため、輸送のために資源を長距離移動させる必要がなくなり、排出量も削減できるため、さらなる削減が見込まれます。しかし、気候保護に寄与するこれらすべての直接的な影響要因に加えて、スモッグの形成、化石燃料の生産、富栄養化などの有害な環境影響も重要です。
しかし、セメント 3D プリントを気候目標を達成するための独自の方法として使用する場合は、厳密に管理する必要があります。これらの制御は、主に 3D 印刷時のフロー特性に関係しますが、印刷されたレイヤーの結合にも関係します。
3Dプリント建設のグローバル戦略<br /> この研究論文が最新のものであることは、セメントを含む建設分野で 3D プリントを優先している国の国際戦略を見ると明らかになります。例えば、2021年1月、米国国防総省はコンクリート構造物への3Dプリントを含む積層造形技術のさらなる開発を決定しました。これを踏まえ、彼らはさらなる政策展開の緊急性を強調した。ドバイは2021年に、2030年までに新築建物の25%を3Dプリントで製造するという野心的な目標を設定しました。中国では、セメント 3D プリントに対する政府の資金提供も増加しており、いくつかの大規模な建設プロジェクトに使用されています。

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