南洋理工大学が新しい3Dプリントコンクリート技術を開発：より強く、より耐久性のある

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-12-17 11:49 に最後に編集されました

2024年12月17日、アンタークティックベアは、シンガポールの南洋理工大学（NTUシンガポール）の研究者が、炭素を捕捉できる革新的な3Dプリントコンクリート技術を開発し、建設業界の環境フットプリントを削減する有望なソリューションを提供していることを知りました。

△研究タイトルは「炭素回収・貯留のための現場CO2と蒸気を使用した統合3Dプリントコンクリート」（ポータル）
雑誌「Carbon Capture Science & Technology」に掲載されたこの画期的な研究は、使用する材料を減らし、建設時間を短縮し、労働力の必要性を減らすことで、セメントの二酸化炭素排出量を大幅に削減することを目指している。セメント生産では年間約16億トンの二酸化炭素（CO2）が排出され、これは世界のCO2排出量の8％を占めています。研究の結果、二酸化炭素と蒸気を注入することでコンクリートの機械的特性が大幅に改善され、新しいコンクリートは従来の3Dプリントコンクリートよりも強度と耐久性が増すことがわかりました。

△研究者らが新たに開発した3Dコンクリートについて、本研究の主任研究者で南洋理工大学機械航空工学部（MAE）およびシンガポール3Dプリンティングセンター（SC3DP）所長のタン・ミン・ジェン教授は「建設業界は世界的に温室効果ガス排出の重要な発生源の一つだ。当社が新たに開発した3Dプリンティングコンクリートシステムは、炭素排出削減の代替手段となり、コンクリートの機械的特性を向上させるだけでなく、業界が環境に与える悪影響を効果的に軽減する。さらに、発電所やその他の産業分野で発生する二酸化炭素をプリンティングに利用できる可能性を実証している。従来のセメント生産では大量の二酸化炭素が排出されることを考慮すると、当社の方法は3Dプリンティングを通じて二酸化炭素をリサイクル・貯蔵する革新的なソリューションを提供する」と語った。

△新システムは、捕捉した二酸化炭素をコンクリートに直接貯蔵し、ノズルプリントヘッドに堆積させることで、炭化反応を人工的に加速し、機械的特性を向上させる。
新しい3Dコンクリートは二酸化炭素を貯蔵・吸収できる

この新しい 3D コンクリート印刷システムを実現するために、チームは 3D プリンターを二酸化炭素ポンプと蒸気エジェクターに接続しました。印刷プロセス中、システムはコンクリート混合物に二酸化炭素と蒸気を注入します。 CO2 はコンクリートの成分と反応すると固体に変換され、材料内に閉じ込められて永久に貯蔵されます。同時に、蒸気の導入により、3D プリント構造の二酸化炭素吸収能力が向上し、コンクリートの性能が向上します。

研究者らは実験室でのテストで、このシステムを使用して印刷されたコンクリート構造物の印刷性が 50% 向上したことを発見しました。つまり、成形と印刷の効率が大幅に向上したということです。同時に、プリントコンクリートは優れた強度と耐久性を発揮します。従来の 3D プリントコンクリートと比較すると、プリント構造物の圧縮強度 (耐えられる重量) は 36.8% 増加し、曲げ強度 (破損する前に曲がる度合い) は 45.3% 増加しました。

この技術は性能を大幅に向上させるだけでなく、環境保護にも優れていることは注目に値します。従来の3Dプリント方法と比較して、このシステムはより多くの二酸化炭素を吸収して貯蔵することができ、38%の増加を達成しました。

「世界が気候変動目標の達成に向けて加速する中、私たちは重大な岐路に立っています。私たちの技術は、建築業界がより持続可能な方向に進むのに役立つと確信しています」と、この研究の主執筆者であり、NTU建築工学部の博士課程の学生であるリム・ショーン・ギップ氏は述べた。

共同執筆者でNTU工学建築学部の研究員であるダニエル・テイ博士は次のように付け加えた。「私たちが提案するシステムは、CO2を効果的に捕捉し、コンクリートの3Dプリントに利用する方法を示しており、それによってより強く環境に優しい建築資材が生産され、建設技術の継続的な進歩が促進されるだろう。」

チームは、このイノベーションが世界の持続可能な開発目標の達成と、鉄筋コンクリートなどの従来のエネルギー集約型材料への建設業界の依存を減らすことに重要な影響を与えると考えています。今後の研究では、3D プリントプロセスをさらに最適化し、生産効率を高め、純粋な CO2 の代わりに廃ガスを使用する可能性を探ります。

NTUと国際パートナーはこの革新技術について米国特許を申請しました。

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