Бетон нь дэлхийн хамгийн өргөн хэрэглэгддэг барилгын материал бөгөөд хүний үйл ажиллагаанаас үүдэлтэй нүүрстөрөгчийн давхар ислийн (CO2) ялгаралтын 6-10 хувийг, дэлхийн дулаарлын шалтгаануудын 7 хувийг эзэлж байна. Бетоны гол орц болох цементийг үйлдвэрлэх явцад буюу 40% нь чулуужсан түлшийг шатаахаас, үлдсэн 60% нь шохойн чулуун задрах явцад химийн урвалаар үүсдэг.

Дэлхийн хүн ам өсөн нэмэгдэж, хотжилт өсөн, мөн илүү чинээлэг болж буй нь хүн төрөлхтний  хэрэгцээг хангахын тулд барилгын салбарын үйлдвэрлэл нь 2050 он гэхэд 38% хүртэл өсөх төлөвтэй байгаа тул бидэнд шинээр төлөвлөх, дахин ашиглах, дахин боловсруулах замаар илүү үр ашигтай шийдлүүдийг бий болгох шаардлагатай болж байна. 

Бетон хийцийн салбар нь эко, ногоон технологийг бий болгох ёстой гэдгээ олон жилийн өмнөөс хүлээн зөвшөөрсөн бөгөөд судалгаа туршилтууд хийгдсээр байна. Өнгөрсөн жил гэхэд “Дэлхийн цемент, бетоны холбоо” (GCCA) - ноос цемент, бетоны дэлхийд тэргүүлэгч 40 компанийг (40 орчим хувийг эзэлдэг) нэгтгэсэн уулзалт зохион байгуулж, 2050 он гэхэд нүүрстөрөгчийн хийн ялгаралт багатай бетоныг нийлүүлэх зорилт тавиад ажиллаж байна. 

Цементийн хэрэглээг бууруулах нь бетоны нүүрстөрөгчийн ялгарлыг багасгах хамгийн үр дүнтэй арга болоод байгаа юм. Энэхүү ажлын хүрээнд олон төрлийн судалгаа хийгдэж байгаагаас Карбон бетон нь нилээд анхаарал татаж байгаа төдийгүй ХНГУ-д 2019 онд карбон бетоноор анхны барилгыг барьсан байна. 

Бэхэлгээт бетонон хийцлэл нь барилгын салбарт 100 гаруй жил ноёлсоор ирсэн ч шинээр гарч ирж буй бетон нь илүү даац, илүү урт хугацааны хэрэглээтэй, илүү хөнгөн болсон нь энэ салбарт шинэ дэвшил болоод байгаа юм. Судлаачдын үзэж байгаагаар энэхүү материал нь барилга архитектурын салбарт хувьсгалыг авчирч байна. 

Карбон бетоныг энгийн бетоноос өөр аргаар гаргаж авдаг

Карбонон бетоныг карбон утас болон цементээс гарган авдаг ба одоогоор 3 төрлийн аргаар үйлдвэрлэж байна. 

1.    Карбон утсаар торлож сүлжсэн торыг бетон зуурмаг цутгахдаа үечлэн дэвсэх

2.    Карбон утсан бэхэлгээт бетон

3.    Германы Аустенберг их сургуулийн эрдэмтдийн хөгжүүлсэн арга буюу хийт хошуугаар карбон утсыг бетон дотор системтэйгээр байрлуулах юм. Энэ аргаар үйлдвэрлэсэн бетон нь илүү уян чанартай болдог байна.

Карбон цутгамал нь олон ач тустай 

Судлаачдын хамгийн ихээр хүсэж буй зүйл нь 100 гаруй жил ашиглагдсаар ирсэн төмөр бетон цутгамалыг халахыг хүсэж байгаа ба карбонон бетоныг илүү хөгжүүлж илүү үзүүлэлт бүхий барилгын материал болгон нэвтрүүлэхээр ажиллаж байна. Үүнд ч хэд хэдэн шалтгаан бий. Тухайлбал, зузаан бетон дотор байгаа төмөр бэхэлгээг зэвэрхээс хамгаалж бодис ашигладаг ба цементийн үйлдвэрлэл нь маш их хэмжээний элс хэрэглэж элсний нөөцийг ховордоход нөлөөлөөд зогсохгүй их хэмжээний CO2 хий ялгаруулж дэлхийн дулааралд нөлөөлдөг байна. 

Нүүрсэн карбон утас

Уг материалыг нүүрс агуулсан ямар ч бодисоор хийж болох ба төслийн эрдэмтэд нь байгальд ээлтэй байлгах үүднээс модны үйлдвэрээс хаягдал болон гардаг давирхайг материалын эх үүсвэр болгон ашигладаг байна.

Нүүрсэн/карбон утас нь Металлтай харьцуулахад маш бат бөх атлаа хөнгөн учраас энэ бол гайхалтай материал юм. Нүүрсэн утас нь бараг цэвэр нүүрсэн талстаас бүрдсэн гайхалтай нимгэн утас. Ердөө 5-10 микрометрийн хэмжээтэй тэдгээр нь гангаас тав дахин бат бөх, хоёр дахин хатуу байдаг. Нүүрсэн утсыг арматурын оронд ашигласнаар бетон хийцийн даац нь энгийн бетонон хийцтэй харьцуулахад 5-6 дахин сайжирдаг байна. Нүүрсэн утсыг гарган авахдаа байгальд ээлтэй ургамлын гаралтай түүхий эдээс гаргаж авдаг. Маш нарийхан мөн ашиглалтын хугацаа нь ч үнэмлэхүй урт юм. Ашиглалтын хугацаа нэмэгдсэнээр урсгал засварын хугацаа хойшилж их хэмжээний хэмнэлт хийх боломжтой. 

Карбон утас

Нүүрсэн утсыг ашигласанаар бетон нь уян болж, архитектурын шинэ хувилбарууд гарч ирэх боломж бүрдэв

 Карбонон бетоны өртөг өндөр ч материалын зардлыг 75% хэмнэдэг 

1кг энгийн төмөр бэхэлгээт бетонон хийцийг үйлдвэрлэхэд дунджаар 1 евро зарцуулагддаг бол, 1 кг нүүрсэн утсаар бэхэлсэн бетонон хийц үйлдвэрлэхэд ойролцоогоор 20 евроны өртөг гарахаар тооцоологдож байна. Гэсэн хэдий ч энэхүү үнийн зөрүү нь бодит байдал дээр өөр байж болох юм. Карбонон бетон нь материалын зардлыг 75% хэмнэх ба барилгын төслийн нийт зардалд ч хэмнэлт үзүүлэх юм. Зардлын зөрүүг барилгын ашиглалтын хугацаа болон барилгын даац зэврэлтээс хамгаалах материалын өртөг зэрэгтэй хамт өргөн хүрээгээр бодож үзэх юм бол өртөгийн зөрүү нь тэнцэхээр байна. Карбон бетоны хувьд бат бөх байдал нь төмөр бетонтой харьцуулахад 5-6 дахин өндөр байдаг. Үйлчилгээний хугацаа нь мөн мэдэгдэхүйц урт байна. 

Жишээлбэл, Германд 200 гаруй гүүр байдаг бөгөөд тэдний олонхийг нь яаралтай сэргээн засварлах шаардлагатай болж байгаа юм. Учир нь ашиглалтын дундаж хугацаа 40-50 жил байдаг бөгөөд карбон бетоноор хийвэл үнэмлэхүй уртасна.

Уг материалыг илүү хэмнэлтэт аргаар үйлдвэрлэх арга технологийг Дрездэн хотын Аусбург их сургуулийн эрдэмтэд судалсаар байгаа бөгөөд төслийн гол хамтрагчаар The Textile-Reinforced Concrete  Network ( сүлжмэл бетон хийцийн холбоо ),  C3  буюу CARBON CONCRETE COMPOSITE ( Карбон Композит ) -ын байгууллагууд ажиллаж байна. Үүнээс гадна 140 гаруй судалгааны институтууд болон барилгын компаниуд хамтран ажиллаж байгаа юм. Мөн уг судалгаанд зориулж Германы Боловсрол Шинжлэх ухааны яамнаас 45 сая еврогийн төсөв бүхий санхүүжүүлт хийжээ. 

Дэлхийн анхны Карбон барилга нь Германы Дрездэн хотод баригджээ

Уг барилга нь 2019 онд Герханы Дрездэн хотод баригдсан бөгөөд барилгын өртөг нь 5 сая евро болсон ба тооцоолж байснаас 2 дахин их өртөг гарчээ. Туршилтын барилга нь зөвхөн энэхүү судалгаанд зориулагдаагүй ба архитектурын загварыг өөрчлөх эхлэл болсон юм.

Эрдэмтэн судлаачдын хувьд хөнгөн, нимгэн байхаас гадна карбон бетоноор барьсан барилгуудад л гарч ирэх давуу тал болох гоо зүйн хувьд тааламжтай шинэлэг дизайнтай байлгах дээр гол анхаарлаа хандуулжээ. Тодруулбал, энэхүү концепцын загвар нь тааз, ханыг нэг хэлбэрт оруулснаар нүүрстөрөгчийн утасны шинж чанар, карбон бетоныг илүү ойлгомжтой болгож, архитекторуудад  футурист/ ирээдүйн архитектурыг санал болгож байгаа юм. Энэхүү төслийн ачаар архитектурын шинэ шинэ хувилбарууд гарч ирэх боломж бүрдээд байна. 

Герханы Дрездэн хотод баригдсан анхны байшин 

Хана ба тааз хэсгийг тусдаа хийгдэх ёстой гэсэн ойлголтыг үгүй болгосон бөгөөд бүтцийн хувьд нэг хэсэг байхаар хийсэн

Ойрын жилүүдэд шинээр гарч ирж болох боломжууд:

Германы төр засаг, барилгын салбар болон шинжлэх ухаан нь карбон бетоныг ирэх арван жилд ирээдүйн барилгын материал болгох хамтарсан төслийн төлөө ажиллаж байна. Тэд Герман дахь барилгын салбарыг тогтвортой өөрчилж, зардлыг бүр мөсөн бууруулж, үнэ цэнэтэй нөөцийг хамгаалах материалыг бүтээхээр шаргуу ажиллаж байгаа юм. Тэд барилгын материалыг хөгжүүлснээр барилгын салбарт өөрчлөлтийг хийх мөн зардлыг бууруулах болон байгалийн үнэт баялгийг хамгаалахын төлөө шургуу ажиллаж байгаа юм. 

Орчуулсан: С.Мөнхцэцэг