Earth 2050
جديد

التصنيع

الخرسانة الخضراء

هل الخرسانة الخضراء هي الحل لتغير المناخ؟

قد تساعد الخرسانة الخضراء في خفض أحد أكبر مصادر انبعاثات الكربون في العالم. فالخرسانة هي أكثر مادة صلبة استخداماً على الأرض، لكن إنتاج الأسمنت، مكوّنها الأساسي، يسبب نحو 8% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. فكيف نواصل البناء من دون تفاقم تغيّر المناخ؟ من الخرسانة المعاد تدويرها والمعالجة بالكربون إلى أنواع وقود أنظف والمواد الأسمنتية التكميلية والمواد المنشّطة بالقلويات، نوضح كيف يمكن للخرسانة الخضراء أن تكون أساساً لمستقبل أنظف.

تحميل الدليل
التأثيرالسرعةالتكلفةالنضجالطبيعة

3.2إجمالي

كيف يتم تقييم هذا الحل

  • التأثير4 / 5إنتاج الأسمنت وحده يسبب نحو 8% من الانبعاثات العالمية.
  • السرعة3 / 5يمكن اعتماد الخلطات الجديدة عند تحديث مصانع الإنتاج.
  • التكلفة3 / 5مكلفة في البداية، لكنها تصبح بسعر الخرسانة العادية تقريبًا عند التوسع.
  • النضج3 / 5الأسمنت المخلوط شائع، أما المواد الرابطة الخالية من الأسمنت فما زالت في مراحلها الأولى.
  • الطبيعة3 / 5استخراج أقل من المحاجر ونفايات أقل، لكن الخرسانة تظل كثيفة الاستهلاك للموارد.

دليل

هذا هو النص المصوّر للفيلم. الدليل متاح حالياً بالإنجليزية فقط - لغتك قادمة قريباً.

دليل 1/13دليل 2/13دليل 3/13دليل 4/13دليل 5/13دليل 6/13دليل 7/13دليل 8/13دليل 9/13دليل 10/13دليل 11/13دليل 12/13دليل 13/13

اختبار

السؤال 1 من 10

لو كان إنتاج الخرسانة دولة، فأي مرتبة سيحتل في انبعاثات CO2؟

النتيجة 0 / 10

النص

دوائر حجرية، أهرامات، أسوار عظيمة، وحتى قلاع رملية، لطالما أحب البشر بناء الأشياء. ومع أن أمامهم مواد بناء كثيرة يختارون منها، لا شيء أكثر شعبية من الخرسانة.

بفضل مزاياها الفريدة، فهي أكثر مادة صلبة استخداماً في العالم [1,2,3]. في الواقع، الخرسانة - مع المواد الأخرى التي صنعها البشر - تزن الآن أكثر من كل النباتات والحيوانات على الأرض مجتمعة [4,5,6].

للأسف، إنتاج الخرسانة يطلق غازات دفيئة ضارة، ويسبب 8% من انبعاثات الكربون العالمية [7,8]. ولو كانت الخرسانة دولة، لكانت ثالث أكبر ملوّث على الكوكب [9,10].

لذا، إذا أراد البشر بناء عالم أنظف، فسيحتاجون إلى حلول؛ والخرسانة الخضراء هي المفتاح.

استُخدمت أشكال بدائية من الخرسانة لصنع الأرضيات قبل أكثر من 10,000 سنة في الشرق الأوسط [11,12,13]، لكن أول من أتقنوها فعلاً كانوا الرومان القدماء الذين استخدموها لبناء البانثيون، الذي لا يزال أكبر قبة خرسانية غير مسلحة في العالم حتى اليوم [14,15,16].

للأسف، ضاعت أسرار الخرسانة في غياهب الزمن [11-16]. ولم يُعد اكتشاف طريقة صنع الأسمنت، المكوّن الأساسي في الخرسانة، إلا في عام 1824 على يد البنّاء البريطاني جوزيف أسبدين، بينما كان يعبث في مطبخه [12,17,18]، ومهّد الطريق لخرسانة تنافس خرسانة روما القديمة.

اليوم، ينتج البشر 30 مليار طن متري من هذه المادة كل عام [19]. وهذا يكفي لتغطية النمسا بطبقة خرسانة سماكتها 6 بوصات، كل سنة! [20,21,22]. ومع نمو الطلب، تنمو الانبعاثات أيضاً. لكن كيف تنتج الخرسانة CO2 بالضبط؟

حسناً، الخرسانة في الأساس صخر صناعي. ومثل قلعة الرمل، تُصنع من الرمل، مع الحصى والماء. لكن أضف الأسمنت، المكوّن السحري الذي يربط كل شيء معاً [23-27] فيصبح الخليط صلباً كالصخر.

للأسف، الأسمنت يسبب تقريباً كل الانبعاثات [26-29]. ولنفهم السبب، علينا أن نرى كيف يُصنع.

الوصفة بسيطة بشكل مدهش، لكن العملية معقدة جداً:

أولاً، خذ كمية كبيرة من الحجر الجيري، الذي يتكوّن عادة من أصداف وحفريات كائنات بحرية عاشت قبل ملايين السنين. فهو يحتوي على الكالسيوم اللازم للأسمنت، وعلى مخزون من الكربون المحبوس [30-33].

وللوصول إلى الكالسيوم، تسحقه ثم تضيف قليلاً من الطين، ورشة من الرمل. ثم يُسخّن هذا الخليط مسبقاً ويُدخل إلى فرن دوّار لخلط المكونات معاً عند حرارة لافحة تبلغ 1450°م حتى يحترق الحجر الجيري. وهذا يكوّن مادة غنية بالكالسيوم تُسمى الكلنكر [23-27,34-37].

لكن حرق الكائنات البحرية المتحجرة يطلق الكثير من CO2، ولأن الوقود الأحفوري يُحرق لتوليد الحرارة، يُنتج CO2 أكثر [38-42].

ما زلت متابعاً؟ نحن هنا!

بعدها، اخلط الكلنكر مع الجبس وإضافات أخرى، ثم اطحنها معاً في مطحنة لإنتاج مسحوق الأسمنت [34,35].

وكل ما تبقى هو خلط الأسمنت بالماء والرمل والحصى ومواد ركامية أخرى [23-27] وها أنت ذا! لقد صنعت الخرسانة!

ومعها كمية كبيرة من التلوث. وكما ترى، تأتي معظم الانبعاثات من إنتاج الأسمنت، وأكبر جزء منها ينتج عن حرق كل ذلك الحجر الجيري! [38-43]

في الواقع، كل 1,000 كيلوغرام من الأسمنت في الخليط ينتج 900 كيلوغرام من CO2 [43,44,45].

فكيف يمكن للبشر خفض انبعاثات صخرهم المزيّف المفضل؟ حسناً، هناك عدة حلول متاحة [43-50].

أسهل حل على المدى القصير هو ببساطة استخدام الخرسانة بكفاءة أكبر [43-48,50]. حالياً، تُبنى معظم المنشآت بخرسانة أكثر بكثير مما تحتاجه فعلاً، لذلك يعمل كثير من المعماريين الآن على تحسين التصاميم لاستخدام خرسانة أقل، ما يخفض الطلب والانبعاثات.

وتتحسن الكفاءة أيضاً بسحق الخرسانة القديمة وإعادة استخدامها في خلطات خرسانة جديدة [51,52,53]، كما يجري اختبار تقنيات جديدة مثيرة مثل إعادة التدوير الكهربائي [54]. تستخدم هذه الطريقة كهرباء متجددة في فرن قوس كهربائي لإعادة تدوير الخرسانة والصلب معاً، فتخفض انبعاثات صناعة الصلب وتنتج الأسمنت في الوقت نفسه. والأفضل من ذلك، أن هذا الأسمنت نظرياً خالٍ من الكربون [54].

ورغم أن هذا تحسن هائل، فإن شهية البشر للخرسانة كبيرة جداً لدرجة أن الخرسانة المعاد تدويرها لن تلبي الطلب أبداً.

الاستراتيجية التالية هي استبدال الوقود الأحفوري اللازم للإنتاج. يمكن تشغيل المطاحن بالكهرباء المتجددة النظيفة من الرياح والشمس [55,56]. لكن من الصعب استخدام الكهرباء وحدها للوصول إلى حرارة الفرن العالية، لذلك يمكن استخدام وقود بديل مثل الهيدروجين الأخضر [57-61] أو الكتلة الحيوية المستدامة [61-64]. وبإلغاء الحاجة إلى الوقود الأحفوري مثل الفحم، يمكن لهذه الأنواع من الوقود البديل أن تخفض انبعاثات CO2 كثيراً [50].

لكن للأسف هناك بعض المشاكل…

تُستخرج الكتلة الحيوية أساساً من الخشب عبر قطع الأشجار، ما يجعل إنتاجها بشكل مستدام صعباً [65,66,67]. ورغم أن الهيدروجين الأخضر واعد، فإن إنتاج كمية كافية منه يتطلب توسعاً هائلاً في الكهرباء المتجددة اللازمة لصنعه [68,69,70].

لذلك، في الوقت الحالي، لا تزال هذه الحلول بعيدة جداً عن إحداث أثر حقيقي. وحتى مع تشغيل الفرن بهذه الأنواع من الوقود، لا يزال عليك حرق الحجر الجيري المسؤول عن أكثر من نصف انبعاثات إنتاج الأسمنت [38-43].

من الواضح أن البشرية ما زالت تحتاج إلى طرق أخرى.

غالباً ما يُشاد باحتجاز الكربون باعتباره الحل [71-78]. إذ يُستخدم لاحتجاز CO2 عند إطلاقه وتخزينه تحت الأرض، ويمكنه خفض الانبعاثات، لكنه لا يستطيع احتجازها كلها [50,79,80]. والأسوأ أن احتجاز كل ذلك الكربون ونقله وتخزينه صعب ومكلف جداً، وليس فعالاً دائماً! [43,77,78,81]

لكن ماذا لو أمكن استخدام بعض ذلك CO2 في إنتاج الخرسانة نفسها؟

إليك المعالجة بالكربون:

تتضمن هذه الطريقة الشائعة ضخ بعض CO2 المحتجز مجدداً إلى الخرسانة أثناء الخلط، حيث يندمج فيها كيميائياً، ما قد يقوي الخرسانة ويخفض تكلفتها [82-91]. إنه حل أنيق، لكنه لا يستطيع التعامل إلا مع جزء بسيط من انبعاثات إنتاج الأسمنت [92].

لذلك، لتحقيق خرسانة خضراء فعلاً، يغير البشر الوصفة، ومن أفضل الطرق التي يفعلون بها ذلك إضافة مكونات تُسمى SCMs لتحل محل بعض الأسمنت الملوّث [45-49,93-97].

تُصنع هذه من مواد مسحوقة ناعمة مثل الرماد المتطاير من محطات الفحم أو الخبث من صناعة الصلب. وبما أن كليهما نفايات، فهذا يساعد أيضاً على تنظيف البيئة، ولأن SCMs تقلل كمية الأسمنت المطلوبة، يمكنها خفض الانبعاثات بنسبة تتراوح بين 15 و40% [48,97]. والأفضل من ذلك، أنها تحسن أيضاً قوة الخرسانة ومتانتها [98,99,100].

للأسف، لا يمكنها وحدها أن تحل محل الأسمنت بالكامل، لكن هناك حل - محلول قلوي!

إذا أخذت مواد مثل النفايات الصناعية المستخدمة في SCMs وخلطتها مع محاليل قلوية، فمن الممكن صنع مادة رابطة تحل محل الأسمنت بالكامل [101-104]. ولأنك لا تحتاج إلى حفر أو سحق أو طحن أو حرق مكونات الأسمنت التقليدي، يمكن للخرسانة الناتجة خفض الانبعاثات بما يصل إلى 90% [49,104-107].

تُسمى الخرسانة المنشّطة بالقلويات، ورغم أنها لم تُستخدم بعد على نطاق واسع [108,109,110]، فهي تُستخدم بالفعل حول العالم [111-123].

يحب البشر بناء الأشياء أكثر من أي وقت مضى، ويبنون مساحة بحجم مانهاتن كل 3 أيام، لكن هل يمكنهم فعل هذا من دون تسخين الكوكب؟ [124]

حسناً، نعم!

من خلال الاستثمار في البحث والتطوير، وتطبيق كل الحلول المتاحة، وتوسيع إنتاج الكهرباء المتجددة لدعمها، تستطيع البشرية أخيراً إتقان وصفة الخرسانة الخضراء وبناء مستقبل بلا كربون!

المستشارون الخبراء

نتوجه بالشكر إلى

Prof. Susan Bernal

جامعة ليدز

كلية الهندسة المدنية

Caitlin Swalec

مراقبة الطاقة العالمية

مديرة البرنامج: الصناعة الثقيلة

قراءة إضافية

هذه الموارد ليست تابعة لنا. كل ما هو مرتبط هنا باللغة الإنجليزية.

التصنيع والانبعاثات

الخرسانة المنشّطة بالقلويات (الجيوبوليمر)

المراجع

كل ما هو مرتبط هنا باللغة الإنجليزية.

  1. [1] معضلة الخرسانة | Chemistry World | Royal Society of Chemistry (في النسخة المطبوعة)
  2. [2] الأسمنت والخرسانة كمواد هندسية: تقييم تاريخي وتحليل لدراسات حالة | Engineering Failure Analysis
  3. [3] الخرسانة | Designing Buildings Magazine
  4. [4] كتلة المواد التي صنعها البشر عالمياً تتجاوز كل الكتلة الحيوية الحية | Nature (في: ما حجم كتلة المواد التي صنعها البشر على الأرض؟ | World Economic Forum) (انظر ملاحظات مرجعية*)
  5. [5] توزيع الكتلة الحيوية على الأرض | PNAS (انظر ملاحظات مرجعية*)
  6. [6] تأثير كبير غير متوقع لإدارة الغابات والرعي على الكتلة الحيوية للنباتات عالميا | Nature (انظر ملاحظات مرجعية*)
  7. [7] على الخرسانة أن تقلل بصمتها الكربونية الهائلة | Nature
  8. [8] إحداث تغيير في الخرسانة: الابتكار في الأسمنت والخرسانة منخفضي الكربون | Chatham House
  9. [9] أطلس الكربون العالمي | Global Carbon Project (من Global Carbon Budget 2024 | ESSD)
  10. [10] EDGAR - قاعدة بيانات الانبعاثات لأبحاث الغلاف الجوي العالمية | European Commission
  11. [11] بعض الملاحظات عن الخرسانة القديمة | International Journal of Sciences
  12. [12] آثار غير متوقعة لابتكارات الخرسانة التاريخية | International Journal of Heritage Architecture
  13. [13] الملاط والخرسانة: مواد سبقت المواد الحديثة | International Journal of Architectural Heritage
  14. [14] الخرسانة الرومانية - تقنيات هندسية قديمة | UW-Madison
  15. [15] الخلط الساخن: رؤى آلية حول متانة الخرسانة الرومانية القديمة | Science Advances (بيانات صحفية: حل اللغز: لماذا كانت الخرسانة الرومانية متينة إلى هذا الحد؟ | MIT News؛ دراسة جديدة تكشف أسرار الخرسانة الرومانية | The Past)
  16. [16] أسمنت معدني من الفيليبسيت والأل-توبيرموريت نتج عن تفاعلات الماء والصخر منخفضة الحرارة في الخرسانة البحرية الرومانية | American Mineralogist (بيان صحفي: كيف تقوي مياه البحر الخرسانة الرومانية القديمة | UNews)
  17. [17] جوزيف أسبدين | بنّاء بريطاني | Britannica
  18. [18] جوزيف أسبدين (1778-1855) | They Lived in Leeds | Thoresby Society
  19. [19] نحو خرسانة مستدامة | Nature Materials
  20. [20] Wright Mix | أبعاد خلاطة الخرسانة (انظر ملاحظات مرجعية*)
  21. [21] سيصبح على الأرض قريبا خرسانة أكثر من الكتلة الحيوية | Heatmap News (انظر ملاحظات مرجعية*)
  22. [22] مساحة النمسا (km²) | European Health Information Gateway | WHO European Region (انظر ملاحظات مرجعية*)
  23. [23] الخرسانة: مبادئ علمية | Department of Materials Science and Engineering | University of Illinois Urbana-Champaign
  24. [24] كيف يُصنع الأسمنت؟ الخرسانة مقابل الأسمنت: ما الفرق؟ | Chart Industries
  25. [25] ممّ تتكون الخرسانة؟ | Everything About Concrete
  26. [26] الخرسانة | Carbon Smart Materials Palette | Architecture 2030
  27. [27] لماذا تهم انبعاثات الأسمنت في تغيّر المناخ | Carbon Brief
  28. [28] حاسبة البصمة الكربونية الكامنة للخرسانة | Circular Ecology
  29. [29] خفض الكربون والتلوث السام، وجعل الأسمنت نظيفًا وأخضر | NRDC
  30. [30] الحجر الجيري | الخصائص، التكوّن، النسيج، الاستخدامات، والحقائق | Britannica
  31. [31] الحجر الجيري: الصخر الرسوبي الكيميائي من كربونات الكالسيوم | Geology.com
  32. [32] الصخر المسمى بالحجر الجيري | Nordkalk
  33. [33] كشف الأهمية الجيولوجية والاستخدام الصناعي للحجر الجيري: مراجعة شاملة | IEM Journal
  34. [34] كيف يُصنع الأسمنت | Portland Cement Association
  35. [35] عملية تصنيع الأسمنت | ThermoFisher Scientific
  36. [36] إنتاج الكلنكر - نظرة عامة | ScienceDirect Topics
  37. [37] عملية إنتاج الكلنكر | Japan Ministry of the Environment
  38. [38] انبعاثات CO2 من إنتاج الأسمنت | IPCC
  39. [39] صناعة الأسمنت والانبعاثات | Cement Industry Federation
  40. [40] حساب انبعاثات CO2 الناتجة عن عمليات إنتاج الأسمنت | GHG Protocol
  41. [41] الأسمنت والنفايات وسوق الكربون | European Commission
  42. [42] انبعاثات صناعة الأسمنت - حالة الكوكب | Columbia Climate School
  43. [43] بحث: إعادة التفكير في الأسمنت | التكنولوجيا النظيفة | Beyond Zero Emissions - Australia
  44. [44] وجهات نظر حول انبعاثات CO2 البيئية وعامل الطاقة في صناعة الأسمنت | IOPscience
  45. [45] الخرسانة منخفضة الكربون يمكن أن تحارب الاحترار العالمي | ASME
  46. [46] هل يمكن للخلطات والمواد الرابطة المختلفة أن تخفض انبعاثات CO2 بما يكفي لإحداث فرق؟ | RIBAJ
  47. [47] خمس رؤى حول تحوّل صناعة الخرسانة والأسمنت إلى صافي الصفر | RMI
  48. [48] أفضل 10 طرق لخفض البصمة الكربونية للخرسانة | NRMCA
  49. [49] ثلاث تقنيات للحد من تغيّر المناخ | Gigaton
  50. [50] مستقبل الخرسانة | Global Cement and Concrete Association (انظر صفحة الوصول إلى صافي الصفر | Global CCA للاطلاع على تفصيل خفض الانبعاثات)
  51. [51] هل يمكن إعادة تدوير الخرسانة؟ | Sika Group
  52. [52] كيف تعيد تدوير خرسانتك القديمة | Concrete Drilling Services
  53. [53] إعادة تدوير مخلفات الخرسانة من أجل اقتصاد دائري | Waste Managed
  54. [54] إعادة تدوير أسمنت بورتلاند كهربائياً على نطاق واسع | Nature (بيانات صحفية: University of Cambridge، BBC News، ScienceDaily)
  55. [55] إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت عبر الكهرباء | Journal of Cleaner Production
  56. [56] وحدات طحن الأسمنت تعمل بكهرباء متجددة 100% | CMA India
  57. [57] HeidelbergCement تنتج الأسمنت بمزيج وقود محايد مناخيا باستخدام تقنية الهيدروجين | Heidelberg Materials
  58. [58] أفران الأسمنت في اقتصاد الهيدروجين الأخضر | PACA
  59. [59] أسمنت محايد الكربون: دور الهيدروجين الأخضر | International Journal of Hydrogen Energy
  60. [60] استخدام الوقود البديل في صناعة الأسمنت | Proceedings of the 12th International Conference on Protection and Restoration of the Environment
  61. [61] خيارات تحويل مواقع إنتاج الأسمنت في المملكة المتحدة إلى وقود بانبعاثات CO2 تقترب من الصفر: الجدوى التقنية والمالية | UK Gov
  62. [62] تحويل الوقود - طاقة أفران محايدة الكربون وخالية من الكربون | MPA UK Concrete
  63. [63] تطبيق احتجاز الكربون وتخزينه الحيوي في قطاع الأسمنت | IEA Bioenergy
  64. [64] التحول المستدام نحو صناعة أسمنت قائمة على الكتلة الحيوية: مراجعة | Renewable and Sustainable Energy Reviews
  65. [65] تحليل عالمي لإزالة الغابات بسبب تطوير الوقود الحيوي | CIFOR-ICRAF
  66. [66] سياسات الوقود الحيوي تزيد إزالة الغابات بشكل هائل بحلول 2030 - دراسة | EU Transport & Environment
  67. [67] من الكتلة الحيوية إلى الوقود الحيوي: الآثار والتخفيف من التحديات البيئية والصحية والاجتماعية الاقتصادية | Energy Conversion & Management X
  68. [68] Renewables 2022 | IEA (في: من المتوقع أن يتطلب إنتاج الهيدروجين الأخضر عالمياً 50GW من الطاقة المتجددة بحلول 2027: IEA | Hydrogen Insight)
  69. [69] جرس إنذار بشأن الهيدروجين الأخضر: كمية طاقة الرياح والشمس المطلوبة هائلة | Recharge
  70. [70] تحقيق الاختراق: سياسات الهيدروجين الأخضر وتكاليف التكنولوجيا | IRENA
  71. [71] مراجعة حول احتجاز CO2 وعزله في قطاع البناء: أساليب ناشئة وتقنيات مطروحة تجارياً | Journal of CO2 Utilization
  72. [72] احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه | Global Cement & Concrete Association
  73. [73] احتجاز الكربون وتخزينه (CCS): الطريق إلى الأمام | Energy & Environmental Science | Royal Society of Chemistry
  74. [74] دليل القطاع لاحتجاز الكربون وتخزينه في مصانع الأسمنت | US Department of Energy
  75. [75] مع احتجاز الكربون، قد تصبح الخرسانة يوما ما مصرفا للكربون | NRDC
  76. [76] Brevik CCS - أول منشأة في العالم لاحتجاز CO2 في صناعة الأسمنت | Brevik CCS | Heidelberg Materials
  77. [77] احتجاز الكربون لخفض انبعاثات CO2 في صناعة الأسمنت في ألمانيا | Energies
  78. [78] احتجاز الكربون في صناعة الأسمنت: خفض الانبعاثات | Verde AgriTech
  79. [79] تقييم مخاطر التسرّب من موقع لتخزين CO2: مراجعة | Earth-Science Reviews
  80. [80] بلا خفض: قنبلة كربونية بسعة 86 مليار طن من احتجاز الكربون وتخزينه تهدف إلى عرقلة التخلص التدريجي من الوقود الأحفوري | Climate Analytics
  81. [81] هل احتجاز الكربون مكلف أكثر من اللازم؟ - تحليل | IEA
  82. [82] احتجاز الكربون في الخرسانة فائقة الأداء باستخدام معالجة CO2 المضغوط | Construction and Building Materials (انظر ملاحظات مرجعية*)
  83. [83] معالجة الخرسانة بثاني أكسيد الكربون | International Research Journal of Engineering and Technology (انظر ملاحظات مرجعية*)
  84. [84] دمج تخزين الكربون في عملية معالجة الخرسانة مسبقة الصب | Canadian Journal of Civil Engineering (انظر ملاحظات مرجعية*)
  85. [85] تخزين الكربون عبر كربنة كتل الخرسانة | Journal of Clean Energy Technologies (انظر ملاحظات مرجعية*)
  86. [86] تحويل الخرسانة من مشكلة كربون إلى حل للكربون | Engineering Update (انظر ملاحظات مرجعية*)
  87. [87] أداء الخرسانة المعالجة بالكربنة | Materials (انظر ملاحظات مرجعية*)
  88. [88] استخدام الكربون مع خرسانة CarbonCure: حل قابل للقياس والتحقق | CarbonCure Technologies (انظر أيضاً تقنية الخرسانة الجاهزة CarbonCure - خلطة خرسانة محسّنة | CarbonCure Technologies) (انظر ملاحظات مرجعية*)
  89. [89] شركات الأسمنت والخرسانة التي تقود التحول إلى صافي الصفر | Center for American Progress (انظر ملاحظات مرجعية*)
  90. [90] أسمنت كربونات الكالسيوم: تقنية لاحتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS) | Materials (انظر ملاحظات مرجعية*)
  91. [91] الخصائص الميكانيكية للخرسانة عند معالجتها بثاني أكسيد الكربون | IJEAT (انظر ملاحظات مرجعية*)
  92. [92] استخدام ثاني أكسيد الكربون في معالجة الخرسانة أو خلطها قد لا يحقق فائدة مناخية صافية | Nature Communications (انظر ملاحظات مرجعية*)
  93. [93] مواد أسمنتية تكميلية | NAHB
  94. [94] المواد الأسمنتية التكميلية - نظرة عامة | ScienceDirect Topics
  95. [95] أساسيات SCM | EcoSmart Concrete
  96. [96] تحويل النفايات إلى مواد بناء مستدامة: مراجعة للتطورات والآفاق الحديثة | Materials Today Sustainability
  97. [97] SCMs: فوائد بيئية ونوعية | International Cement Review
  98. [98] أداء القوة والمتانة على المدى الطويل للخرسانة الصديقة للبيئة مع SCMs | Innovative Infrastructure Solutions
  99. [99] الأداء الميكانيكي وأداء المتانة للخرسانة المستدامة التي تحتوي على SCMs تقليدية وناشئة | Developments in the Built Environment
  100. [100] تأثير SCMs المختلفة في المتانة والخصائص الميكانيكية للمركّب الأسمنتي | Heliyon
  101. [101] مواد منشّطة بالقلويات | Global Cement & Concrete Association
  102. [102] الجيوبوليمرات: البديل الأخضر للمواد التقليدية في التطبيقات الهندسية | Infrastructures
  103. [103] الجيوبوليمرات كبديل لأسمنت بورتلاند: نظرة عامة | Construction and Building Materials
  104. [104] الخرسانة الجيوبوليمرية للبناء النظيف والمستدام - مراجعة شاملة لأساليب تصميم الخلطات | Structures
  105. [105] مقارنة وتقييم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بين المواد المنشّطة بالقلويات وخرسانة أسمنت OPC | Journal of Traffic and Transportation Engineering
  106. [106] تطبيقات أسمنت الجيوبوليمر المراعية للبيئة | Geopolymer Institute
  107. [107] أسمنت الجيوبوليمر - مراجعة | Geopolymer Institute
  108. [108] هيئة ميناء روتردام تختبر استخدام الخرسانة الخالية من الأسمنت في البيئة البحرية | Port of Rotterdam
  109. [109] تجربة للخرسانة الجيوبوليمرية تُظهر ابتكارًا تعاونيًا | Transport for NSW
  110. [110] Suvo Strategic Minerals تنجح في صبّ تجريبي للخرسانة الجيوبوليمرية | The Assay
  111. [111] الاستخدام التجاري للخرسانة الجيوبوليمرية في أستراليا | IBCC (انظر ملاحظات مرجعية*)
  112. [112] حلول جيوبوليمر أمريكية-المنشأ للبيئات القاسية - Alchemy Geopolymer Solutions | AGS (انظر ملاحظات مرجعية*)
  113. [113] تطوير خرسانة جيوبوليمرية خضراء ذاتية الدمك باستخدام نفايات معاد تدويرها وتطبيق مبدأ الاقتصاد الدائري | Indian Institute of Technology Madras (انظر ملاحظات مرجعية*)
  114. [114] خرسانة بلا أسمنت | UK GBC (انظر ملاحظات مرجعية*)
  115. [115] الجيوبوليمر من الكاولين في الصين: نظرة عامة | Applied Clay Science (انظر ملاحظات مرجعية*)
  116. [116] أنظمة الخرسانة الجيوبوليمرية لإنتاج مواد بناء صديقة للبيئة | TUDelft (انظر ملاحظات مرجعية*)
  117. [117] الخرسانة الخالية من الأسمنت من Wagners تكتسب زخمًا | Financial Review (انظر ملاحظات مرجعية*)
  118. [118] أسمنت وخرسانة جيوبوليمرية قائمة على الرماد المتطاير في ماليزيا: المعالجة والتطبيق | AbeBooks (انظر ملاحظات مرجعية*)
  119. [119] دراسات الجيوبوليمرات في البرازيل: تحليل تلوي وآفاق | IJEAT (انظر ملاحظات مرجعية*)
  120. [120] السيليكات القابلة للذوبان | GeoMITS (انظر ملاحظات مرجعية*)
  121. [121] التطور والتطبيق الحديثان لمركّبات الخرسانة-البوليمر في كوريا | De Gruyter (انظر ملاحظات مرجعية*)
  122. [122] طباعة الخرسانة الجيوبوليمرية | Singapore Centre for 3D Printing | NTU Singapore (انظر ملاحظات مرجعية*)
  123. [123] GEOPOLYMER_101 | Renca Geopolymer (انظر ملاحظات مرجعية*)
  124. [124] رسم خرائط عالية الدقة زمانيًا ومكانيًا للتغير الحضري العالمي من 1985 إلى 2015 | Nature Sustainability (انظر ملاحظات مرجعية*)

ملاحظات مرجعية

4,5,6

المواد الصناعية تفوق الكتلة الحيوية الحية عالمياً

تعتمد المقارنة المنشورة في مجلة نيتشر [4] على الكتلة الجافة، لا الوزن الرطب. تستبعد تقديرات الكتلة الحيوية محتوى الماء، وهو كبير في الكائنات الحية.

يُقصد بالمواد من صنع الإنسان الكتلة الجافة التراكمية للمواد غير الحية الناتجة عن النشاط البشري (مثل الخرسانة، والركام، والمعادن، والبلاستيك وغيرها). وتشير النتيجة إلى أن إجمالي الكتلة الجافة من صنع البشر تجاوز إجمالي الكتلة الحيوية الجافة عالمياً نحو عام 2020.

20,21,22

إنتاج الخرسانة السنوي وحساباته مقارنة بمساحة النمسا

يزن متر مكعب واحد من الخرسانة في المتوسط 2.4 طن متري [20]. لذلك 30 مليار طن متري = 12.5 مليار متر مكعب. وهذه القيمة تدعمها [21].

عند التحويل إلى كيلومترات مكعبة، تعادل 12.5 مليار متر مكعب 12.5 كم3.

تبلغ مساحة النمسا 83,879 كم² [22].

لإيجاد سُمك الخرسانة، اقسم الحجم على مساحة السطح: 12.5 كم3 / 83,879 كم2 = 0.0001490242 كم.

0.0001490242 كم = 14.90242 سم = 5.8671 بوصة

23,38-42

تكليس الحجر الجيري أثناء إنتاج الأسمنت

في النص، تُستخدم عبارة “حرق الحجر الجيري” كاختصار غير رسمي. وبالمعنى الدقيق، لا يُحرق الحجر الجيري نفسه بالاحتراق. فعندما يُسخّن، تخضع كربونات الكالسيوم للتكليس: تفاعل كيميائي تحفّزه الحرارة يُعرف بالتحلل الحراري، يفصلها إلى أكسيد الكالسيوم، أو الجير، وثاني أكسيد الكربون:

CaCO₃ + حرارة → CaO + CO₂

يحدث التكليس إلى حد كبير قبل أن تصل المادة إلى أعلى حرارة في الفرن، التي تبلغ نحو 1,450°C. وعند درجات حرارة أعلى، يتفاعل الجير الناتج مع السيليكا ومواد أخرى لتكوين الكلنكر.

يأتي CO₂ المنطلق عبر التكليس من الحجر الجيري نفسه، ولذلك يختلف عن CO₂ الناتج من حرق الوقود الأحفوري لتسخين الفرن. ويمكن لاستبدال ذلك الوقود بحرارة منخفضة الكربون أن يقلل انبعاثات الاحتراق من الفرن، لكنه لا يلغي وحده انبعاثات العملية المنطلقة عبر التكليس [23,27,38,40,42].

82-91

المعالجة بالكربون، الكربنة، التمعدن وتضمين الكربون - توضيح

تشير «المعالجة بالكربون» تحديداً إلى طريقة يُحقن فيها CO₂ المُحتجز في الخرسانة الطازجة أثناء الخلط أو المعالجة، حيث يتفاعل مع مركبات الكالسيوم في الأسمنت ليكوّن كربونات مستقرة. ويمكن أن يحسن ذلك القوة بشكل طفيف، مع تخزين كميات صغيرة من CO₂ بشكل دائم داخل بنية المادة. لكن المعالجة بالكربون ليست سوى شكل واحد من استخدام الكربون في الخرسانة.

أما «الكربنة»، فتعني تفاعل CO₂ مع المركبات الأسمنتية المتصلبة والمميهة، مثل الخرسانة، بمرور الوقت. تحدث الكربنة الطبيعية ببطء خلال عمر المنشأة الخرسانية، ما يسمح لها بامتصاص CO2 تدريجياً من محيطها. تعرّض عمليات الكربنة المسرّعة (وتسمى أحياناً المعالجة بالتمعدن) الخرسانة أو الركام المعاد تدويره لتدفقات مركزة من CO₂ لزيادة امتصاص CO₂ عمداً. ترتبط هذه العمليات كيميائياً، لكنها تختلف عملياً عن تقنيات المعالجة بالكربون داخل الخلطة.

إلى جانب أساليب المعالجة، يمكن أيضاً تضمين الكربون عبر استراتيجيات تختلف جوهرياً. أحدها هو إضافة مواد حيوية تحتوي على الكربون (مثل الفحم الحيوي) إلى خلطات الخرسانة A,B. يمكن لمركبات الخرسانة والفحم الحيوي تخزين الكربون الطبيعي ذي المنشأ الحيوي مادياً، مع احتمال تحسين المتانة وخصائص تنظيم الرطوبة. وتختلف هذه الأساليب عن الكربنة لأنها تضمّن الكربون في صورة صلبة بدلاً من إدخال CO₂ الغازي أو تمعدنه.

هناك امتداد آخر يتمثل في تطوير مركبات أسمنتية حيوية أو استبدال جزء من الركام المعدني بألياف متجددة أو مواد مشتقة من النباتات C-I. وفي الطرف الأبعد من هذا الطيف، تستبدل بعض أنظمة البناء الخرسانة التقليدية بالكامل بمركبات حيوية أو هجينة مصممة لتطبيقات إنشائية أو شبه إنشائية E-I. تختلف هذه الأساليب عن المعالجة بالكربون، لأنها تقلل مدخلات الأسمنت المعدني أو تستبدلها بدلاً من معالجة CO₂ المنبعث.

باختصار، المعالجة بالكربون هي مسار محدد واحد لاستخدام الكربون ضمن مجموعة أوسع من الاستراتيجيات. تمثل تقنيات الكربنة/التمعدن، وإضافة الفحم الحيوي، والمركبات الحيوية، وأنظمة البناء الحيوية البديلة أساليب مختلفة تقنياً، إما تخزن الكربون، أو تقلل الحاجة إلى الأسمنت، أو تستبدل المواد الرابطة المعدنية بالكامل.

92

قوة الخرسانة المعالجة بالكربون

تشير الدراسات إلى نتائج متباينة. بحسب خلطة الخرسانة والطريقة المستخدمة، يمكن أن تزيد المعالجة بثاني أكسيد الكربون أو خلطه من قوة الخرسانة، أو يكون لها أثر بسيط، أو تقللها [82-92]. كما أن فائدتها للمناخ ليست مضمونة تلقائياً. فهي تعتمد على عوامل منها الطاقة اللازمة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون ونقله ومعالجة الخرسانة به، وكمية ثاني أكسيد الكربون التي تبقى مخزنة، وما إذا كانت العملية تزيد قوة الخرسانة أو تقللها، وما إذا كان يلزم نتيجة لذلك أسمنت إضافي. وجدت [92] قوة ضغط أقل في 31 من مجموعات البيانات التجريبية الـ99 التي قيّمتها. وعندما يلزم بعدها أسمنت إضافي لتحقيق قوة مماثلة، يمكن للانبعاثات الناتجة أن تعادل أو تتجاوز فائدة ثاني أكسيد الكربون المخزن. وبشكل عام، وجدت الدراسة أن صافي الانبعاثات زاد في كثير من الحالات التجريبية المنشورة التي قيّمتها.

111-123

الاستخدام العالمي للخرسانة المنشّطة بالقلويات

فيما يلي بعض الأمثلة على استخدام الخرسانة المنشطة بالقلويات (AAC) حول العالم:

  • [111] أستراليا
  • [112] الولايات المتحدة
  • [113] الهند
  • [114] المملكة المتحدة
  • [115] الصين
  • [116] هولندا
  • [117] ألمانيا
  • [118] ماليزيا
  • [119] البرازيل
  • [120] إيطاليا
  • [121] كوريا الجنوبية
  • [122] سنغافورة
  • [123] اليابان وأوكرانيا وفنلندا وروسيا وأيرلندا هي بعض الأمثلة من هذا المصدر

تشير المراجع إلى كل من الخرسانة المنشطة بالقلويات وخرسانة الجيوبوليمر. في أدبيات علم المواد، تُعامل المواد المنشطة بالقلويات (AAMs) عموماً بوصفها الفئة الأوسع، بينما تُعرّف الجيوبوليمرات كفئة فرعية محددة ضمن هذه العائلة. ضمن هذا الإطار السائد، تشير AAMs إلى المواد الرابطة الناتجة عن تنشيط مواد أولية من «الألومينوسيليكات» (مثل الرماد المتطاير والخبث ومواد أسمنتية تكميلية أخرى) بمحاليل قلوية. وتشمل هذه المظلة مجموعة من الأنظمة ذات التركيبات الكيميائية ومنتجات التفاعل المختلفة.

ضمن هذا التصنيف الواسع، توصف الجيوبوليمرات عادة بأنها مواد رابطة منخفضة الكالسيوم من الألومينوسيليكات تكوّن بنية ثلاثية الأبعاد. ووفق هذا الرأي، يمكن اعتبار كل الجيوبوليمرات مواد منشطة بالقلويات، لكن ليست كل المواد المنشطة بالقلويات جيوبوليمرات. وهذا التفسير معتمد على نطاق واسع في المجلات المحكمة وبين الباحثين البارزين، حيث يُستخدم AAM كمصطلح تقني شامل، بينما تشير «جيوبوليمر» إلى مجموعة فرعية محددة في التركيب والبنية.

لكن، ترى مدرسة فكرية بديلة أن الجيوبوليمرات تشكل فئة مستقلة من المواد يحددها تفاعل بلمرة محدد. ووفق هذا التفسير، لا تُعد كل الأنظمة المنشطة بالقلويات جيوبوليمرات، ولا سيما الأنظمة الغنية بالكالسيوم التي تختلف منتجات تفاعلها بنيوياً. ويرفض هذا الرأي استخدام AAM كمصطلح المظلة الأساسي، ويعامل «جيوبوليمر» بدلاً من ذلك باعتباره الفئة الأدق كيميائياً.

ونتيجة لذلك، قد تختلف المصطلحات بحسب انتماء المؤلف أو التقاليد البحثية أو السياق المؤسسي. في معظم الأدبيات الأكاديمية والهندسية المعاصرة، يسود تصنيف AAM كمظلة، خصوصاً في الدراسات المقارنة التي تقيّم الأداء البيئي مقابل أسمنت بورتلاند العادي. ومع ذلك، تحافظ منشورات حديثة على فصل أوضح بين المصطلحين.

124

مساحة مانهاتن تُبنى كل 3 أيام

يشير [124] إلى أن الامتداد الحضري العالمي توسّع بمقدار 9,687 كم2 سنويًا بين 1985 و2015. وهذا يعادل (9687/365 =) 26.539 كم2 يوميًا.

تبلغ مساحة مانهاتن 59.1 كم2 J.

59.1/26.539 = 2.2 يومًا.

هل أنت ممول، عالم، معلم، أو صانع سياسات؟

هل تريد دعم Earth 2050 أو العمل معنا؟ تواصل معنا.

info@earth2050.com