سبز کنکریٹ

پتھروں کے دائرے، اہرام، عظیم دیواریں، حتیٰ کہ ریت کے قلعے، انسانوں کو ہمیشہ سے چیزیں بنانا پسند رہا ہے۔ اور اگرچہ ان کے پاس تعمیراتی مواد کے بہت سے انتخاب ہیں، مگر کنکریٹ سے زیادہ مقبول کوئی نہیں۔

اپنی منفرد خوبیوں کی بدولت، یہ دنیا میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا ٹھوس مواد ہے ^[1,2,3]۔ درحقیقت، کنکریٹ - دوسرے انسان کے بنائے ہوئے مواد کے ساتھ مل کر - اب زمین کے تمام پودوں اور جانوروں کے مجموعی وزن سے بھی زیادہ بھاری ہے ^[4,5,6]۔

بدقسمتی سے، کنکریٹ بننے سے نقصان دہ گرین ہاؤس گیسیں نکلتی ہیں، اور عالمی کاربن اخراج کے 8% کا سبب بنتا ہے ^[7,8]۔ اگر کنکریٹ ایک ملک ہوتا، تو یہ سیارے کا تیسرا سب سے بڑا آلودگی پھیلانے والا ہوتا ^[9,10]۔

تو، اگر انسان ایک صاف ستھری دنیا بنانا چاہتے ہیں، تو انہیں حل چاہییں؛ اور سبز کنکریٹ ہی اصل چابی ہے۔

کنکریٹ کی ابتدائی شکلیں 10,000 سال سے بھی پہلے مشرق وسطیٰ میں فرش بنانے کے لیے استعمال ہوتی تھیں ^[11,12,13]، مگر اسے واقعی مہارت سے استعمال کرنے والے پہلے قدیم رومی تھے، جنہوں نے اسی سے پینتھیون بنایا، جو آج بھی دنیا کا سب سے بڑا بغیر سریے والا کنکریٹ گنبد ہے ^[14,15,16]۔

بدقسمتی سے، کنکریٹ کے راز وقت کی ریت میں گم ہو گئے ^[11-16]۔ 1824 تک برطانوی اینٹ چننے والے Joseph Aspdin نے اپنے باورچی خانے میں تجربے کرتے ہوئے سیمنٹ، جو کنکریٹ کا اہم جزو ہے، بنانا دوبارہ دریافت نہیں کیا تھا ^[12,17,18] اور اس نے ایسی کنکریٹ کی راہ ہموار کی جو قدیم روم کی کنکریٹ کا مقابلہ کر سکتی تھی۔

آج، انسان ہر سال اس کی 30 ارب میٹرک ٹن پیداوار کرتے ہیں ^[19]۔ اتنی کہ ہر سال آسٹریا کو 6 انچ کنکریٹ سے ڈھک دیا جائے! ^[20,21,22]۔ اور جیسے جیسے مانگ بڑھ رہی ہے، اخراج بھی بڑھ رہا ہے۔ لیکن آخر کنکریٹ CO₂ بناتی کیسے ہے؟

دراصل، کنکریٹ بنیادی طور پر ایک مصنوعی چٹان ہے۔ ریت کے قلعے کی طرح، یہ ریت، بجری اور پانی سے بنتی ہے۔ لیکن سیمنٹ شامل کر دو، وہ جادوئی جزو جو سب کو جوڑ دیتا ہے ^[23-27] اور یہ آمیزہ چٹان کی طرح سخت ہو جاتا ہے۔

بدقسمتی سے، تقریباً سارا اخراج بھی سیمنٹ ہی سے آتا ہے ^[26-29]۔ کیوں، یہ سمجھنے کے لیے ہمیں دیکھنا ہوگا کہ یہ بنتی کیسے ہے۔

ترکیب حیرت انگیز طور پر سادہ ہے، مگر عمل کافی پیچیدہ ہے:

سب سے پہلے، چونے کے پتھر کی اچھی خاصی مقدار لو، جو عموماً لاکھوں سال پہلے رہنے والی سمندری مخلوقات کے خولوں اور رکازات سے بنتا ہے۔ اس میں سیمنٹ کے لیے ضروری کیلشیم کے ساتھ پھنسا ہوا کاربن بھی ہوتا ہے ^[30-33]۔

کیلشیم تک پہنچنے کے لیے، اسے پیس کر اس میں تھوڑی سی مٹی، اور ذرا سی ریت ملاتے ہو۔ پھر اس آمیزے کو پہلے گرم کر کے ایک گھومتے بھٹے میں ڈالا جاتا ہے، جہاں اسے تپتے ہوئے 1,450°C پر ملایا جاتا ہے یہاں تک کہ چونے کا پتھر جل جائے۔ اس سے کیلشیم سے بھرپور ایک مادہ بنتا ہے جسے کلنکر کہتے ہیں ^{[23-27,34-37]}۔

لیکن رکاز بن چکی سمندری مخلوقات کو جلانے سے بہت سا CO₂ نکلتا ہے، اور چونکہ حرارت بنانے کے لیے فوسل ایندھن جلائے جاتے ہیں، اس لیے اس سے بھی زیادہ CO₂ پیدا ہوتا ہے ^[38-42]۔

اب بھی ساتھ ہو؟ ہم بھی یہیں ہیں!

اگلا، کلنکر کو جپسم اور دوسرے اضافی اجزا کے ساتھ ملاؤ، پھر انہیں گرائنڈنگ مل میں پیس کر سیمنٹ کا پاؤڈر بناؤ ^[34,35]۔

بس اب سیمنٹ کو پانی، ریت، بجری، اور دوسرے مجموعی مواد کے ساتھ ملانا ہے ^[23-27] اور واہ! تم نے کنکریٹ بنا لی!

اور ساتھ میں ڈھیر ساری آلودگی بھی۔ اور جیسا کہ تم دیکھ سکتے ہو، زیادہ تر اخراج سیمنٹ بنانے سے آتا ہے، جس کا سب سے بڑا حصہ اتنا سارا چونے کا پتھر جلانے سے بنتا ہے! ^[38-43]

درحقیقت، آمیزے میں ہر 1,000 کلوگرام سیمنٹ سے 900 کلوگرام CO₂ پیدا ہوتا ہے ^[43,44,45]۔

تو انسان اپنی پسندیدہ نقلی چٹان کے اخراج کو کیسے کم کر سکتے ہیں؟ خیر، اس کے کئی حل موجود ہیں ^[43-50]۔

مختصر مدت میں سب سے آسان حل یہ ہے کہ کنکریٹ کو زیادہ مؤثر طریقے سے استعمال کیا جائے ^[43-48,50]۔ اس وقت، زیادہ تر ڈھانچے جتنی کنکریٹ کی واقعی ضرورت ہوتی ہے اس سے کہیں زیادہ کے ساتھ بنائے جاتے ہیں، اس لیے بہت سے معمار اب کم کنکریٹ استعمال کرنے کے لیے ڈیزائن بہتر بنا رہے ہیں، جس سے مانگ اور اخراج دونوں کم ہوتے ہیں۔

پرانی کنکریٹ کو توڑ کر نئے کنکریٹ آمیزوں میں دوبارہ استعمال کرنے سے بھی کارکردگی بہتر ہوتی ہے ^[51,52,53]، اور برقی ری سائیکلنگ جیسی دلچسپ نئی ٹیکنالوجیوں کو بھی آزمایا جا رہا ہے ^[54]۔ اس میں قابل تجدید بجلی سے برقی قوسی بھٹے میں کنکریٹ اور اسٹیل، دونوں کو ایک ساتھ ری سائیکل کیا جاتا ہے، جس سے اسٹیل سازی کا اخراج کم ہوتا ہے اور ساتھ ہی سیمنٹ بھی بنتی ہے۔ اس سے بھی بہتر، یہ سیمنٹ نظریاتی طور پر صفر کاربن ہے ^[54]۔

اگرچہ یہ بہت بڑی بہتری ہے، مگر کنکریٹ کے لیے انسانوں کی بھوک اتنی زیادہ ہے کہ ری سائیکل شدہ کنکریٹ کبھی بھی مانگ پوری نہیں کر پائے گی۔

اگلی حکمت عملی پیداوار کے لیے درکار فوسل ایندھن کو بدلنا ہے۔ گرائنڈنگ ملز کو ہوا اور سورج سے آنے والی صاف قابل تجدید بجلی سے چلایا جا سکتا ہے ^[55,56]۔ لیکن صرف بجلی سے بھٹے کے تپتے درجہ حرارت تک پہنچنا مشکل ہے، اس لیے سبز ہائیڈروجن ^[57-61] یا پائیدار بایوماس ^[61-64] جیسے متبادل ایندھن استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ کوئلے جیسے فوسل ایندھن کی ضرورت ختم کر کے، یہ متبادل ایندھن CO₂ کے اخراج میں بڑی کمی لا سکتے ہیں ^[50]۔

لیکن بدقسمتی سے چند مسئلے ہیں…

بایوماس زیادہ تر لکڑی سے آتا ہے اور درخت کاٹ کر حاصل کیا جاتا ہے، اس لیے اسے پائیدار طریقے سے بنانا مشکل ہے ^[65,66,67]۔ اور اگرچہ سبز ہائیڈروجن میں صلاحیت ہے، مگر کافی مقدار بنانے کے لیے اسے بنانے والی قابل تجدید بجلی کو بہت بڑے پیمانے پر بڑھانا ہوگا ^[68,69,70]۔

تو، فی الحال، یہ حل سنجیدہ اثر ڈالنے سے بہت دور ہیں۔ اور، ان ایندھنوں سے بھٹہ چلانے کے باوجود، تمہیں پھر بھی چونے کا پتھر جلانا پڑتا ہے، جو سیمنٹ کی پیداوار کے آدھے سے زیادہ اخراج کا ذمہ دار ہے ^[38-43]۔

واضح ہے کہ انسانیت کو ابھی دوسرے طریقوں کی ضرورت ہے۔

کاربن پکڑنا اکثر جواب کے طور پر پیش کیا جاتا ہے ^[71-78]۔ نکلتے وقت CO₂ کو پکڑنے اور اسے زیر زمین ذخیرہ کرنے کے لیے استعمال ہو کر، یہ اخراج کم کر سکتا ہے، مگر سب کو نہیں پکڑ سکتا ^[50,79,80]۔ اس سے بھی برا، اتنا سارا کاربن پکڑنا، منتقل کرنا، اور ذخیرہ کرنا مشکل اور بہت مہنگا ہے اور یہ ہمیشہ اتنا مؤثر بھی نہیں ہوتا! ^{[43,77,78,81]}

لیکن اگر اس CO₂ میں سے کچھ کو خود کنکریٹ کی پیداوار میں استعمال کیا جا سکے تو؟

پیش ہے کاربن کیورنگ:

اس مقبول طریقے میں پکڑی گئی کچھ CO₂ کو مکسنگ کے دوران واپس کنکریٹ میں پمپ کیا جاتا ہے، جہاں وہ کیمیائی طور پر اس میں شامل ہو جاتی ہے، ممکنہ طور پر کنکریٹ کو مضبوط بناتی ہے اور اس کی لاگت کم کرتی ہے ^[82-91]۔ یہ ایک اچھا حل ہے مگر یہ سیمنٹ کی پیداوار سے ہونے والے اخراج کے صرف ایک حصے سے نمٹ سکتا ہے ^[92]۔

تو واقعی سبز کنکریٹ حاصل کرنے کے لیے، انسان ترکیب بدل رہے ہیں، اور ایسا کرنے کے بہترین طریقوں میں سے ایک یہ ہے کہ آلودگی پھیلانے والی کچھ سیمنٹ کی جگہ SCMs نامی اجزا شامل کیے جائیں ^{[45-49,93-97]}۔

یہ باریک پاؤڈر جیسے مواد سے بنتے ہیں، مثلاً کوئلے کے پلانٹس کی فلائی ایش یا اسٹیل صنعت کا سلیگ۔ چونکہ یہ دونوں فضلے کی مصنوعات ہیں، اس سے ماحول صاف کرنے میں بھی مدد ملتی ہے، اور چونکہ SCMs ضروری سیمنٹ کی مقدار کم کرتے ہیں، یہ اخراج کو 15 سے 40% تک گھٹا سکتے ہیں ^[48,97]۔ اس سے بھی بہتر، یہ کنکریٹ کی مضبوطی اور پائیداری بھی بڑھاتے ہیں ^[98,99,100]۔

بدقسمتی سے، یہ اکیلے کبھی سیمنٹ کو مکمل طور پر نہیں بدل سکتے، مگر ایک حل ہے… ایک الکلائن حل!

اگر تم SCMs کے لیے استعمال ہونے والی صنعتی فضلے کی مصنوعات جیسے مادوں کو لے کر الکلائن محلولوں میں ملاؤ، تو ایک ایسا باندھنے والا مادہ بنانا ممکن ہے جو سیمنٹ کو مکمل طور پر بدل دے ^[101-104]۔ اور چونکہ تمہیں روایتی سیمنٹ کے اجزا کھودنے، کچلنے، پیسنے یا جلانے کی ضرورت نہیں ہوتی، اس سے بننے والی کنکریٹ اخراج کو 90% تک کم کر سکتی ہے ^[49,104-107]۔

اسے الکلائی-فعال کنکریٹ کہتے ہیں، اور اگرچہ یہ ابھی بڑے پیمانے پر استعمال نہیں ہوئی ہے ^{[108,109,110]}، یہ دنیا بھر میں پہلے ہی استعمال ہو رہی ہے ^[111-123]۔

انسانوں کو چیزیں بنانا پہلے سے کہیں زیادہ پسند ہے، وہ ہر 3 دن میں مین ہیٹن جتنا علاقہ تعمیر کر رہے ہیں، مگر کیا وہ یہ سیارے کو گرم کیے بغیر کر سکتے ہیں؟ ^[124]

خیر، ہاں!

تحقیق اور ترقی میں سرمایہ کاری کر کے، دستیاب حلوں کی پوری رینج استعمال کر کے، اور ان کی مدد کے لیے قابل تجدید بجلی کی پیداوار بڑھا کر، انسانیت آخرکار سبز کنکریٹ کی ترکیب مکمل کر سکتی ہے اور صفر-کاربن مستقبل بنا سکتی ہے!