Pennsylvania Üniversitesi'nde görevli araştırmacılar, yapısal performansı artıran ve aynı zamanda karbondioksiti (CO₂) emilimini yükselten yenilikçi bir 3D yazdırılabilir beton geliştirdi. Bu çığır açan malzeme, geleneksel betona sürdürülebilir bir alternatif sunarak inşaat sektöründe önemli bir adım niteliği taşıyor.
Bu yeni nesil betonun temelini, fosilleşmiş mikroskobik alglerden elde edilen diyatomit (diatomaceous earth - DE) oluşturuyor. Araştırmacılar, diyatomitin ince, gözenekli ve süngerimsi yapısının, betonun 3D yazıcıdan akışkanlığını iyileştirmekle kalmayıp, aynı zamanda CO₂'yi hapsetmek için bol miktarda alan sağladığını keşfetti. Bu sayede geliştirilen beton, standart karışımlara kıyasla %142'ye kadar daha fazla CO₂ emebiliyor. Ayrıca, çimento içeriğini azaltarak ve baskı sırasında daha az malzeme kullanarak çevresel ayak izini de önemli ölçüde düşürüyor.
Malzemenin bir diğer kritik bileşeni ise üçlü periyodik minimal yüzeyler (TPMS) olarak adlandırılan, mercanlar ve kemikler gibi doğal yapılardan ilham alan geometrik tasarımlar. Bu karmaşık yapılar, malzemenin yüzey alanını maksimize ederken malzeme kullanımını minimize ediyor. Yapılan testler, 3D yazdırılan bu bileşenlerin geleneksel beton bloklara göre %68 daha az malzeme kullandığını ve yüzey alanı-hacim oranını %500'den fazla artırdığını gösterdi. TPMS yapılı beton küp, katı versiyonunun basınç dayanımının %90'ını korurken, çimento başına %32 daha fazla CO₂ emilimi sağladı.
Pennsylvania Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bu teknolojiyi tam ölçekli yapısal elemanlar, örneğin döşemeler, cepheler ve taşıyıcı paneller için ölçeklendirme çalışmalarına devam ediyor. Ayrıca, malzemenin gözenekli yapısı ve ekolojik uyumluluğu nedeniyle yapay resifler gibi deniz altyapılarında da potansiyel uygulamaları araştırılıyor. Bu betonun yüksek iç yüzey alanı, deniz canlılarının yapışmasını ve büyümesini kolaylaştırırken, aynı zamanda çevredeki sudan pasif olarak CO₂ emiyor.
Bu yenilik, küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık %8 ila %9'undan sorumlu olan beton endüstrisi için umut verici bir çözüm sunuyor. Geleneksel betonun çevresel etkilerine karşı mücadelede, diyatomit ve TPMS yapılarının entegrasyonu, hem malzeme ayak izini azaltma hem de CO₂ emisyonlarını aktif olarak azaltma konusunda etkili bir yaklaşım olarak öne çıkıyor. Bu araştırma, sürdürülebilir inşaat malzemeleri alanında önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor ve daha yeşil bir gelecek için somut bir yol haritası çiziyor.