সবুজ কংক্রিট

Nature ^[4]-এ প্রকাশিত তুলনাটি ভেজা ওজন নয়, শুকনো ভরের ওপর ভিত্তি করে করা হয়েছে। বায়োমাসের হিসাব থেকে পানির পরিমাণ বাদ দেওয়া হয়, যা জীবন্ত প্রাণীর ক্ষেত্রে বেশ গুরুত্বপূর্ণ।

মানুষের তৈরি উপকরণ বলতে প্রাণহীন মানবসৃষ্ট উপকরণের মোট শুকনো ভর বোঝায় (যেমন, কংক্রিট, অ্যাগ্রিগেট, ধাতু, প্লাস্টিক ইত্যাদি)। এই ফলাফল বলছে, প্রায় ২০২০ সালে মানুষের তৈরি মোট শুকনো ভর বিশ্বজুড়ে মোট শুকনো বায়োমাসকে ছাড়িয়ে যায়।

এক ঘনমিটার কংক্রিটের গড় ওজন ২.৪ মেট্রিক টন ^[20]। তাই ৩০ বিলিয়ন মেট্রিক টন = ১২.৫ বিলিয়ন ঘনমিটার। এই মানটি [21] দ্বারা সমর্থিত।

ঘনকিলোমিটারে বদলালে, ১২.৫ বিলিয়ন ঘনমিটার = ১২.৫ km³।

অস্ট্রিয়ার আয়তন ৮৩,৮৭৯ km² ^[22]।

কংক্রিটের পুরুত্ব বের করতে, আয়তনকে পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল দিয়ে ভাগ করুন: ১২.৫ km³ / ৮৩,৮৭৯ km² = ০.০০০১৪৯০২৪২ km।

০.০০০১৪৯০২৪২ km = ১৪.৯০২৪২ cm = ৫.৮৬৭১ in

স্ক্রিপ্টে “চুনাপাথর পোড়ানো” কথাটি সহজভাবে বলা হয়েছে। কড়াভাবে বললে, চুনাপাথর নিজে দহনের মাধ্যমে পোড়ে না। গরম হলে ক্যালসিয়াম কার্বোনেটের ক্যালসিনেশন হয়: তাপে চালিত এক রাসায়নিক বিক্রিয়া, যাকে তাপীয় বিশ্লেষণ বলা হয়, এতে এটি ভেঙে ক্যালসিয়াম অক্সাইড বা চুন এবং কার্বন ডাই-অক্সাইডে পরিণত হয়:

CaCO₃ + heat → CaO + CO₂

উপাদানটি কিলনের সর্বোচ্চ প্রায় ১,৪৫০°C তাপমাত্রায় পৌঁছানোর আগেই মূলত ক্যালসিনেশন ঘটে। আরও বেশি তাপমাত্রায়, তৈরি হওয়া চুন সিলিকা ও অন্য উপাদানের সঙ্গে বিক্রিয়া করে ক্লিঙ্কার তৈরি করে।

ক্যালসিনেশনে বের হওয়া CO₂ আসে চুনাপাথর থেকেই, তাই কিলন গরম করতে জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ালে যে CO₂ তৈরি হয়, তার থেকে এটি আলাদা। ওই জ্বালানির বদলে কম-কার্বন তাপ ব্যবহার করলে কিলনের দহনজনিত নির্গমন কমানো যায়, কিন্তু শুধু তাতেই ক্যালসিনেশন থেকে হওয়া প্রক্রিয়াজনিত নির্গমন বন্ধ হয় না ^{[23,27,38,40,42]}।

‘কার্বন কিউরিং’ বলতে বিশেষভাবে এমন একটি পদ্ধতিকে বোঝায়, যেখানে ধরা CO₂ মেশানো বা কিউরিংয়ের সময় তাজা কংক্রিটে ঢোকানো হয়, এবং সেখানে এটি সিমেন্টের ক্যালসিয়াম যৌগের সঙ্গে বিক্রিয়া করে স্থিতিশীল কার্বনেট তৈরি করে। এতে শক্তি সামান্য বাড়তে পারে, আবার উপাদানের কাঠামোর ভেতর অল্প পরিমাণ CO₂ স্থায়ীভাবে জমাও থাকে। তবে, কংক্রিটে কার্বন ব্যবহারের শুধু একটি ধরনই হলো কার্বন কিউরিং।

অন্যদিকে, ‘কার্বনেশন’ বলতে সময়ের সঙ্গে কংক্রিটের মতো শক্ত, হাইড্রেটেড সিমেন্ট-ভিত্তিক যৌগের সঙ্গে CO₂-এর বিক্রিয়াকে বোঝায়। কংক্রিটের কাঠামোর আয়ুষ্কালে প্রাকৃতিক কার্বনেশন ধীরে ঘটে, ফলে এটি আশপাশ থেকে ধীরে ধীরে CO₂ শোষণ করতে পারে। ত্বরান্বিত কার্বনেশন প্রক্রিয়ায় (কখনও মিনারালাইজেশন কিউরিংও বলা হয়) কংক্রিট বা পুনর্ব্যবহৃত অ্যাগ্রিগেটকে ঘনীভূত CO₂ প্রবাহের সংস্পর্শে আনা হয়, ইচ্ছাকৃতভাবে CO₂ গ্রহণ বাড়াতে। প্রক্রিয়াগুলো রাসায়নিকভাবে সম্পর্কিত হলেও, মিশ্রণে কার্বন কিউরিং প্রযুক্তি থেকে কাজের দিক দিয়ে আলাদা।

কিউরিং-ভিত্তিক পদ্ধতির বাইরে, বেশ ভিন্ন উপকরণগত কৌশলেও কার্বন এমবেডিং করা যায়। একটি উপায়ে কংক্রিটের মিশ্রণে জৈব-ভিত্তিক কার্বন-যুক্ত উপাদান (যেমন বায়োচার) যোগ করা হয় ^A,B। বায়োচার-কংক্রিট কম্পোজিট প্রাকৃতিক, জৈব উৎসের কার্বন ভৌতভাবে জমিয়ে রাখতে পারে, পাশাপাশি স্থায়িত্ব ও আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণের গুণও বাড়াতে পারে। এই পদ্ধতিগুলো কার্বনেশন থেকে আলাদা, কারণ এগুলো গ্যাসীয় CO₂ ঢোকানো বা খনিজে বদলানোর বদলে কঠিন আকারে কার্বন বসায়।

আরও একটি ধারা হলো জৈব-ভিত্তিক সিমেন্ট কম্পোজিট তৈরি করা বা খনিজ অ্যাগ্রিগেটের কিছুটা বদলে নবায়নযোগ্য তন্তু কিংবা উদ্ভিদজাত উপাদান ব্যবহার করা ^C-I। এই পরিসরের একেবারে শেষ প্রান্তে, কিছু নির্মাণ ব্যবস্থা কাঠামোগত বা আধা-কাঠামোগত কাজে তৈরি জৈব-ভিত্তিক বা হাইব্রিড কম্পোজিট দিয়ে প্রচলিত কংক্রিট পুরোপুরি বদলে দেয় ^E-I। এই পদ্ধতিগুলো কার্বন কিউরিং থেকে আলাদা, কারণ এগুলো নির্গত CO₂ শোধন করার বদলে খনিজ সিমেন্টের ব্যবহার কমায় বা বদলে দেয়।

সংক্ষেপে, কার্বন কিউরিং হলো আরও বড় কৌশল-পরিসরের মধ্যে কার্বন ব্যবহারের একটি নির্দিষ্ট পথ। কার্বনেশন/মিনারালাইজেশন প্রযুক্তি, বায়োচার যোগ করা, জৈব-ভিত্তিক কম্পোজিট এবং বিকল্প জৈব-ভিত্তিক নির্মাণ ব্যবস্থা হলো প্রযুক্তিগতভাবে আলাদা পদ্ধতি, যেগুলো হয় কার্বন জমায়, সিমেন্টের চাহিদা কমায়, নয়তো খনিজ বাইন্ডার পুরোপুরি বদলে দেয়।

গবেষণাগুলোতে মিশ্র ফল পাওয়া গেছে। ব্যবহৃত কংক্রিটের মিশ্রণ ও প্রক্রিয়ার ওপর নির্ভর করে, CO₂ কিউরিং বা মেশানো কংক্রিটের শক্তি বাড়াতে পারে, তেমন প্রভাব নাও ফেলতে পারে, বা কমিয়েও দিতে পারে [82-92]। জলবায়ুর জন্য এর লাভও নিশ্চিত নয়। এটি নির্ভর করে CO₂ ধরা, পরিবহন ও কিউরিংয়ে কত শক্তি লাগে, কতটা CO₂ জমা থাকে, প্রক্রিয়াটি কংক্রিটের শক্তি বাড়ায় না কমায়, এবং ফলে বাড়তি সিমেন্ট লাগে কি না-সহ নানা বিষয়ের ওপর। [92] মূল্যায়ন করা ৯৯টি পরীক্ষামূলক ডেটাসেটের ৩১টিতে কম চাপ-সহনশীল শক্তি পেয়েছে। একই শক্তি পেতে পরে বাড়তি সিমেন্ট লাগলে, তাতে হওয়া নির্গমন জমা রাখা CO₂-এর লাভকে পুষিয়ে দিতে বা ছাড়িয়ে যেতে পারে। সব মিলিয়ে, গবেষণাটি দেখেছে যে তারা মূল্যায়ন করা প্রকাশিত অনেক পরীক্ষামূলক ক্ষেত্রে নিট নির্গমন বেড়েছে।

অ্যালকালি-অ্যাক্টিভেটেড কংক্রিট (AAC) বিশ্বের কোথায় কোথায় ব্যবহার হয়েছে, তার কয়েকটি উদাহরণ নিচে দেওয়া হলো:

• [111] অস্ট্রেলিয়া
• [112] যুক্তরাষ্ট্র
• [113] ভারত
• [114] যুক্তরাজ্য
• [115] চীন
• [116] নেদারল্যান্ডস
• [117] জার্মানি
• [118] মালয়েশিয়া
• [119] ব্রাজিল
• [120] ইতালি
• [121] দক্ষিণ কোরিয়া
• [122] সিঙ্গাপুর
• [123] জাপান, ইউক্রেন, ফিনল্যান্ড, রাশিয়া ও আয়ারল্যান্ড এই উৎসের কয়েকটি উদাহরণ

তথ্যসূত্রগুলো অ্যালকালি-অ্যাক্টিভেটেড কংক্রিটের পাশাপাশি জিওপলিমার কংক্রিটের কথাও বলে। উপকরণবিজ্ঞান বিষয়ক লেখালেখিতে, অ্যালকালি-অ্যাক্টিভেটেড ম্যাটেরিয়ালস (AAMs)-কে সাধারণত বড় শ্রেণি হিসেবে ধরা হয়, আর জিওপলিমারকে সেই পরিবারের একটি নির্দিষ্ট উপশ্রেণি হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এই প্রচলিত কাঠামোয়, AAM বলতে ক্ষারীয় দ্রবণ দিয়ে ‘অ্যালুমিনোসিলিকেট’ পূর্বধাপের উপকরণ (যেমন ফ্লাই অ্যাশ, স্ল্যাগ ও অন্যান্য SCM) সক্রিয় করে তৈরি বাইন্ডার বোঝায়। এই ছাতার নিচে ভিন্ন ভিন্ন রসায়ন ও বিক্রিয়াজাত পণ্যের নানা ধরনের সিস্টেম রয়েছে।

এই বিস্তৃত শ্রেণিবিভাগের মধ্যে, জিওপলিমারকে সাধারণত কম-ক্যালসিয়ামযুক্ত, অ্যালুমিনোসিলিকেট বাইন্ডার হিসেবে বর্ণনা করা হয়, যা ত্রিমাত্রিক কাঠামো তৈরি করে। এই দৃষ্টিতে, সব জিওপলিমারকে অ্যালকালি-অ্যাক্টিভেটেড ম্যাটেরিয়াল ধরা যেতে পারে, কিন্তু সব অ্যালকালি-অ্যাক্টিভেটেড ম্যাটেরিয়াল জিওপলিমার নয়। পিয়ার-রিভিউড জার্নাল ও শীর্ষ গবেষকদের মধ্যে এই ব্যাখ্যাটি ব্যাপকভাবে গ্রহণ করা হয়, যেখানে AAM হলো সবকিছুকে ধরার কারিগরি শব্দ, আর ‘জিওপলিমার’ বোঝায় একটি নির্দিষ্ট গঠনগত ও কাঠামোগত উপগোষ্ঠী।

তবে, আরেকটি মতধারা বলছে জিওপলিমার হলো নির্দিষ্ট পলিমারাইজেশন রসায়ন দিয়ে চিহ্নিত এক স্বতন্ত্র উপকরণশ্রেণি। এই ব্যাখ্যায়, সব অ্যালকালি-অ্যাক্টিভেটেড সিস্টেম জিওপলিমার হিসেবে যোগ্য নয়, বিশেষ করে ক্যালসিয়াম-সমৃদ্ধ সিস্টেমগুলো, যাদের বিক্রিয়াজাত পণ্যের গঠন আলাদা। এই দৃষ্টিভঙ্গি AAM-কে প্রধান ছাতাশব্দ হিসেবে ব্যবহার করতে চায় না, বরং ‘জিওপলিমার’-কেই বেশি রাসায়নিকভাবে নির্ভুল শ্রেণি হিসেবে ধরে।

ফলে, লেখকের প্রতিষ্ঠানের সঙ্গে সম্পর্ক, গবেষণার ধারা বা প্রাতিষ্ঠানিক প্রেক্ষাপট অনুযায়ী পরিভাষা বদলাতে পারে। বর্তমানের বেশিরভাগ একাডেমিক ও প্রকৌশল বিষয়ক লেখালেখিতে, AAM-কে ছাতাশ্রেণি হিসেবে ধরা ধারণাটিই প্রধান, বিশেষ করে সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের সঙ্গে পরিবেশগত কর্মদক্ষতা তুলনা করা গবেষণায়। তবু, নতুন কিছু প্রকাশনা শব্দ দুটির মধ্যে আরও স্পষ্ট পার্থক্য বজায় রাখে।

[124] দেখায় যে ১৯৮৫ থেকে ২০১৫ সালের মধ্যে বিশ্বজুড়ে শহুরে এলাকা বছরে ৯,৬৮৭ km² করে বেড়েছে। এটি দিনে (৯৬৮৭/৩৬৫ =) ২৬.৫৩৯ km²-এর সমান।

ম্যানহাটনের আয়তন ৫৯.১ km^{2 J}।

৫৯.১/২৬.৫৩৯ = ২.২ দিন।