Back to search

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

BioZEment: Developing a Zero Emission concrete based on bio-catalytic calcium carbonate cementation

Alternative title: BioZEment: Nullutslippsbetong basert på bio-katalytisk sementering av kalsiumkarbonat

Awarded: NOK 10.0 mill.

Sement er en viktig bestanddel i betong, som er ett av våre aller vanligste konstruksjonsmaterialer. Prinsippet bak dagens sementproduksjon er å varme opp stabile råmaterialer til høy temperatur for å gjøre dem reaktive, slik at de vil reagere med vann og danne et fast, sterkt materiale når sementen herder. Denne prosessen er svært energikrevende, og utstrakt bruk av fossile energikilder fører til store utslipp av CO2. I tillegg avgis omtrent et halvt tonn CO2 til atmosfæren per tonn produsert sement i ka lsineringsprosessen, der kalkstein (CaCO3) omdannes til brentkalk (CaO) ved høye temperaturer. Total står sementproduksjon for over 5% av de globale CO2-utslippene. Målet med BioZEment-prosjektet er å utvikle en sement som oppfyller dagens krav til styrke og bestandighet, men uten å bruke kalsineringsprosessen. Istedenfor at kalksteinen skal spaltes for å gjøres reaktiv, ønsker vi å finne en metode for å aktivere mineraloverflatene og få kalksteinspartiklene til å binde seg til hverandre. Vi bruker moderne bioteknologi til å finne mikroorganismer som kan utføre denne korngrenseaktiveringen på en kontrollert måte. Prosjektet inkluderer detaljerte studier av hvordan sementering foregår på mikro- og nanoskala, i kombinasjon med mikrobiologi og bioteknologi. For å sikre at vi jobber mot et produkt som er et bedre alternativ til dagens sement, bruker vi aktivt modeller for livssyklusanalyse av produkter og studier av etiske, juridiske og samfunnsmessige aspekter av prosessen. Vi har oppnådd å finne passende bakteriestammer og lage prototyper av bio-betong, der vi har variert produksjonsparametere for å optimalisere materialegenskapene. Vi har også utforsket grunnleggende aspekter ved prosessen. Vi vil bygge videre på resultatene fra dette prosjektet i et oppfølgingsprosjekt som vil foregå de neste 3,5 årene, der målsetningen er å oppnå bedre kontroll av de mikrobiologiske prosessene og hvordan disse påvirker egenskapene til det ferdige materialet. I dette prosjektet vil vi også fortsette å utforske temaer relatert til miljøaspekter, sosial aksept og markedspenetrering.

With the world's population having passed 7 billion, a sustainable use of Earth's limited resources is today more important than ever, demanding for, among others, a sustainable use of energy and a reduction of emissions of carbon dioxide (CO2). On a glob al scale, the cement industry accounts for about 5% of all man-made emissions of CO2. In the light of the majority of today's cement production still building on the same energy demanding and CO2 emitting general production principles as have been applied for several thousand years, there is a pressing need to develop new, more sustainable methods for the production of cement, or materials which can replace cement in some of its many applications, including in concrete for construction. The BioZEment proj ect addresses this challenge by proposing an entirely new interdisciplinary approach to achieve cementation in concrete with the potential to drastically reduce energy demands and CO2 emissions in the construction industry compared to established methods. By combining studies of phenomena relevant for cementation and consolidation at the micro- and nano-scale with advanced microbiology and molecular biotechnology methods, application driven material development and characterization with life-cycle analysi s and ELSA studies concerning its new approach, BioZEment will develop and demonstrate a new and more sustainable way towards concrete materials. The vision of BioZEment is a new type of construction material with dramatically reduced energy demands and C O2 emissions, while exhibiting competitive material properties suitable for diverse applications, including at the large-scale. With its radical innovative approach, BioZEment aims at making an important contribution on the way towards a Zero Emission Soc iety.

Publications from Cristin

No publications found

No publications found

Funding scheme:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale