Ricercatori dell'Istituto di Scienze Industriali, una parte dell'Università di Tokyo, hanno sviluppato un nuovo metodo per produrre calcestruzzo senza cemento. Hanno particelle di sabbia legate direttamente tramite una semplice reazione in alcool con un catalizzatore. Ciò può aiutare sia a ridurre le emissioni di carbonio sia a costruire edifici e strutture nelle regioni desertiche, anche sulla Luna o su Marte.

Il calcestruzzo è costituito da due parti:l'aggregato (tipicamente costituito da sabbia e ghiaia) e il cemento (responsabile dell'8% della CO globale totale ₂ emissioni). Nonostante ci sia un'enorme quantità di sabbia nel mondo, la disponibilità di sabbia per la produzione di calcestruzzo è piuttosto limitata perché le particelle di sabbia devono avere una distribuzione granulometrica specifica per fornire scorrevolezza al calcestruzzo.

"In concreto, il cemento è usato per legare sabbia e ghiaia. Alcuni ricercatori stanno studiando come sostituire più cemento con altri materiali, come ceneri volanti e scorie di altoforno, ridurre la CO ₂ emissioni, ma questo approccio è insostenibile perché l'offerta di questi materiali sta diminuendo a causa del minor utilizzo di sistemi di potenza termica e dell'aumento dell'uso di acciaio da forno elettrico, " spiega Yuya Sakai, autore principale. Perciò, è necessario un nuovo approccio per produrre calcestruzzo da materiali inesauribili con un minor carico ambientale. "I ricercatori possono produrre tetraalcossisilano dalla sabbia attraverso una reazione con alcool e un catalizzatore rimuovendo l'acqua, che è un sottoprodotto della reazione. La nostra idea era di lasciare che l'acqua spostasse la reazione avanti e indietro dalla sabbia al tetraalcossisilano, per legare le particelle di sabbia tra loro."

I ricercatori hanno posizionato una tazza di lamina di rame in un recipiente di reazione con sabbia e materiali, e variava sistematicamente le condizioni di reazione, come la quantità di sabbia, alcol, catalizzatore, e agente disidratante; la temperatura di riscaldamento; e il tempo di reazione. Trovare la giusta proporzione di sabbia e prodotti chimici era fondamentale per ottenere un prodotto con una resistenza sufficiente.

"Abbiamo ottenuto prodotti sufficientemente resistenti con, Per esempio, sabbia di silice, perle di vetro, sabbia del deserto, e simulata sabbia lunare, ", afferma il secondo autore Ahmad Farahani. "Questi risultati possono promuovere un passaggio verso un'industria delle costruzioni più verde ed economica in tutto il mondo. La nostra tecnica non richiede particelle di sabbia specifiche utilizzate nella costruzione convenzionale. Ciò contribuirà anche ad affrontare le questioni del cambiamento climatico e dello sviluppo spaziale".

Inoltre, è probabile che il prodotto abbia una durata migliore rispetto a quella del calcestruzzo convenzionale perché la pasta di cemento, che è relativamente debole contro l'attacco chimico e mostra grandi variazioni di volume dovute alla temperatura e all'umidità, non è incluso nel prodotto.

L'opera sarà pubblicata in Seisan Kenkyu , vol. 75, 2021 come "Produzione di corpi induriti mediante incollaggio diretto di particelle di sabbia".