新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）的科學家開發了一種捕獲碳的 3D 混凝土列印方法，展示了減少建築業對環境影響的新途徑。
創新的方法，詳細記載於期刊碳捕集科學與技術，旨在顯著減少水泥的碳足跡——這種材料產生了 16 億噸二氧化碳 (CO2) 或全球二氧化碳的約 8%2排放－透過減少材料使用、減少施工時間和勞動力需求。
新開發的 3D 混凝土列印流程涉及注入蒸汽和 CO2作為工業過程的副產品捕獲到攪拌混凝土中，然後直接吸收並儲存二氧化碳2在混凝土結構中。結果表明，CO2蒸汽噴射方法改善了混凝土的機械性能，與傳統的 3D 列印混凝土相比，強度更高。
該研究的首席研究員、南洋理工大學機械與航空航天工程學院 (MAE) 和南洋理工大學新加坡 3D 列印中心 (SC3DP) 的 Tan Ming Jen 教授表示：「建築業造成了全球溫室氣體排放的很大一部分。
「我們新開發的 3D 混凝土列印系統提供了一種減碳替代方案，不僅提高了混凝土的機械性能，還有助於減少該行業的環境影響。它展示了使用CO的可能性2由發電廠或其他行業生產的 3D 混凝土列印的材料。由於傳統水泥會排放大量碳，我們的方法提供了一種清除二氧化碳的方法2透過3D混凝土列印。
研究團隊認為，他們的創新為實現全球永續發展目標和減少產業對鋼筋混凝土建築等傳統能源密集製程的依賴做出了有希望的貢獻。這項新開發建立在 Tan 教授及其南洋理工大學 SC3DP 團隊以及國際合作者先前用於建築研究的 3D 列印技術的基礎上。
改善印刷適性、增加強度並捕捉更多碳
為了開發 3D 混凝土列印系統，研究團隊將 3D 列印機連接到 CO2泵浦和噴射蒸氣的噴嘴。啟動後，系統會泵送二氧化碳2並在列印結構時將其蒸氣注入混凝土混合物中。一氧化碳2與混凝土中的成分發生反應，變成固體形式，鎖定在材料內部（隔離和存放）。
同時，蒸氣提高了CO的吸收2進入 3D 列印結構，增強其效能。在實驗室測試中，研究人員發現列印的混凝土結構的可列印性提高了 50%，這意味著它可以更有效地成型和列印。
該結構還表現出更好的強度和耐用性。與普通 3D 列印混凝土相比，列印混凝土的抗壓強度（可承受的重量）高出 36.8%，抗彎強度（斷裂前可彎曲的程度）高出 45.3%。
值得注意的是，該方法也更環保，與傳統 3D 列印方法相比，吸收和捕獲的二氧化碳多了 38%。
第一作者 Lim Sean Gip 博士南洋理工大學管理學院的候選人表示：「我們正處於世界正在加緊努力實現氣候變遷目標的關鍵時刻。我們相信我們的技術可以幫助建築業更永續發展。
研究的合著者、南洋理工大學MAE 學院研究員Daniel Tay 博士表示：「我們提出的系統展示瞭如何捕獲二氧化碳並將其用於3D 混凝土列印，從而建造出更堅固、更環保的建築，從而推進建築技術。
更多資訊：
Sean Gip Lim 等人，透過原位二氧化碳和蒸汽整合 3D 混凝土列印進行碳捕獲和封存，碳捕集科學與技術（2024）。DOI：10.1016/j.ccst.2024.100306
引文:
科學家開發出捕獲二氧化碳的3D混凝土列印方法（2024年12月16日）
