Betonin hiilensidonnan optimointi – väliterveiset Topinojan pilotista

Betonin hiilensidontaa on tutkittu jonkin verran ja tutkimuksissa järjestäen kierrätysvaihe on tunnistettu merkittäväksi koko elinkaaren aikana sitoutuvan hiilidioksidin kannalta. Kierrätyksessä useimmiten tapahtuva betonin murskaaminen lisää reaktiivista pinta-alaa yli tuhatkertaisesti ja näin tehostaa karbonatisaatiota.

Tutkimuksissa kierrätysvaiheen mallinnus jää helposti hyvin teoreettiseksi, kun tutkimusta murskemassan karbonatisaatioon vaikuttavista olosuhteista ei juuri ole. Tätä nimenomaista asiaa tutkitaankin nyt Turun Topinojalla.

Pilotissa mitataan hiilidioksidipitoisuutta, kosteutta sekä lämpötilaa neljän erilaisen betonimurskekasan sisältä eri korkeuksissa. Kaksi murskekasaa koostuu 0-90 mm betonimurskeesta ja kahdesta kasasta on hienoaines seulottu, eli niiden partikkelikoko on välillä 20-90 mm.  Kaksi näistä murskekasoista on suojattu sateelta. Nyt kurkistetaan n. mittausajan puolesta välistä saatuja tuloksia, minkälaista tietoa on odotettavissa tästä uraauurtavasta pilotista.

Tavanomaisen murskekasan CO₂-olosuhteet

Murskekasassa, joka koostuu tavanomaisesta 0-90 mm kokoisesta betonista, hiilidioksidipitoisuus pysyy välillä 20-100 p.p.m. Hienoaines oletetusti estää massan tehokkaamman ilmanvaihdon ja näin karbonatisaatioreaktiolle olennainen hiilidioksidi jää vähäiseksi. Kuitenkin huomattavaa on, että hiilidioksidia on kuitenkin jatkuvasti kaikilla syvyyksillä, eikä murskemassa estä ilman kulkeutumista kasassa täysin. Näin ollen tällaisessakin massassa hiilidioksidin osalta karbonatisoituminen on mahdollista, joskin täyttä ilmakontaktia hitaampaa.

Tutkimuksen alussa oleva nopea hiilidioksidin sidonta on nähtävissä myös seulomattomassa kasassa. Vastamurskattua betonipintaa on runsaasti ja aluksi kaikki kasaan pääsevä hiilidioksidi sitoutuu nopeasti betoniin ja näin ollen kasan hiilidioksidipitoisuus pysyy hyvin alhaisena. Tilanne stabiloituu varsin tasaiseksi ensimmäisen kuukauden aikana. Ilmiö on selkeämmin huomattavissa seulotuissa murskekasoissa.

Toisen 0-90 mm murskekasan hiilidioksidipitoisuus välillä 9/21-1/22

Seulotun kasan CO₂-olosuhteet

eulotuissa kasoissa, joissa partikkelikoko on 20-90 mm, kaikkien syvyyksien hiilidioksidipitoisuus käy ensimmäisen kuukauden aikana säännöllisesti nollassa. Tämä johtuu tuoreen betonimurskeen tehokkaasta hiilensidonnasta. Hiilidioksidipitoisuus stabiloituu tasolle, joka on lähellä ilman hiilidioksidipitoisuutta (> 400 p.p.m.). Hiilidioksidin vaihtelu on huomattavaa, mikä oletettavasti johtuu kasan sisällä tapahtuvasta hiilensidonnasta sekä tuulen aiheuttamasta ilmanvaihdosta. Hiilidioksidin referenssikuvaajasta on myös nähtävissä vahva tuulen vaikutus paikallisessa hiilidioksidipitoisuudessa.

Seulomalla hienoaines pois betonimurskeesta, pystytään siis vaikuttamaan merkittävästi murskemassan ilmankiertoon. Tällöin pystytään mallintamaan massan hiilensidontaa sillä oletuksella, että kaikki kasan partikkelit ovat käytännössä täydessä ilmakosketuksessa.

Kasa 1 sisältää 20-90 mm kokoista betonimurskaa. Kasan sisäinen hiilidioksidipitoisuus vastaa ilman hiilidioksidipitoisuutta käytännössä kaikilla syvyyksillä.
Kasa 2 sisältää 20-90 mm kokoista betonimurskaa. Kasan sisäinen hiilidioksidipitoisuus vastaa ilman hiilidioksidipitoisuutta käytännössä kaikilla syvyyksillä.
Referenssikuvaaja, eli hiilidioksidipitoisuus kasojen ulkopuolella.

Murskekasojen sisäinen suhteellinen kosteus

Kasojen sääsuojaus aloitettiin marraskuun 1.9.2021, jotta saatiin alkuun vertailua identtisten kasojen mittatuloksia. Käytännössä kaikkien kasojen suhteellinen kosteus oli 100 % tai hyvin lähellä, mikä viittaisi hitaaseen karbonatisoitumiseen. Oleellista on kuitenkin betonin sisäinen suhteellinen kosteus ja tämän korrelaatio lyhytaikaisesti ulkoiseen kosteuteen on hyvin epävarmaa. Tätä pystytään varmistamaan kokeen päätyttyä, kun referenssibetonikappaleet kasasta päästään mittaamaan sitoutuneen hiilen suhteen. Seulomattomissa kasoissa kosteus on ollut koko mittausjakson 100 %. Heikompi ilmanvaihto massan sisällä luonnollisesti vaikeuttaa kuivumista. Seulotuissa kasoissa kosteus ajoittain putoaa samoihin aikoihin, kun säänsuojaus asennettiin; sattumoisin tämä on myös samaa ajanjaksoa, kun pakkasilmat alkoivat, joten johtopäätöksiä tähänkään suuntaan betonin sisäisestä kosteudesta on tässä vaiheessa turha korostaa. Kuitenkin seulotussa sekä sääsuojatussa kasassa on lupaavia merkkejä kuivumisesta jo lyhyen mittausajan perusteella, joten jäämme mielenkiinnolla odottamaan tulevia mittatuloksia.

Kosteuskuvaajien vertailua.

Tällä sivustolla käytetään evästeitä

Lisätietoa tietosuojaselosteessa.

Välttämättömät evästeet

Nämä evästeet ovat välttämättömiä sivujen teknisen toiminnan kannalta, eikä niitä voi kytkeä pois päältä.

Analytiikka

Nämä evästeet keräävät ainoastaan anonyymia tietoa siitä, kuinka sivujamme käytetään. Analytiikkaevästeiden avulla pystymme mittaamaan ja analysoimaan sivujemme toimintaa. Käytämme näitä evästeitä esimerkiksi tietääksemme, mikä sivujemme sisällöistä on suosittua sekä varmistaaksemme, että kävijät löytävät heille merkitykselliset sisällöt. Kaikki kerätyt tiedot ovat tilastollista aineistoa, eikä niistä voi tunnistaa henkilöitä. Voit halutessasi poistaa näiden evästeiden käytön milloin tahansa.

Kohdistus- ja mainosevästeet

Kohdennamme mainontaamme, jotta voimme tavoittaa tuotteistamme kiinnostuneista ihmisiä mahdollisimman hyvin. Voimme käyttää näitä evästeitä esimerkiksi sinulle kohdennetun mainonnan täsmällisyyden ja kiinnostavuuden parantamiseen. Evästeitä voidaan käyttää myös sivujemme sisällön tekemiseksi sinua kiinnostavammaksi. Tietojen kerääminen perustuu selaimesi tai laitteesi yksilölliseen tunnistamiseen. Voit halutessasi poistaa näiden evästeiden käytön milloin tahansa.