Sequestrierung von CO2 in Beton

Beton besteht aus Zuschlagstoffen, vor allem Gestein und Sand, sowie aus Zement und Wasser. Da etwa 80% des Kohlenstoff-Fußabdrucks von Beton auf die Zementkomponente zurückzuführen sind, haben Forscher daran gearbeitet, geeignetere Materialien zur Verringerung dieser Kohlenstoffemissionen zu finden. Neben der Entwicklung von Zementmischungen und Zemente auf Algenbasis zur Verringerung der CO₂ Emissionen zu reduzieren, konzentrieren sich Forscher und Privatunternehmen auch auf die Erschließung neuer Möglichkeiten zur Nutzung von abgeschiedenem CO₂ als Bestandteil des Zements selbst, wodurch es eingeschlossen wird und nicht in die Atmosphäre gelangen kann. 

Was sind Kohlenstoff-Konditionierung und CO₂ Aushärtung?

Um dies zu erreichen, werden derzeit CO₂ wird den Zuschlagstoffen entweder durch Injektion während des Mischens in einem als Kohlenstoffkonditionierung bezeichneten Verfahren zugesetzt oder nach dem Gießen des Betons in einem als Karbonisierungshärtung oder CO₂ Aushärtung. Bei diesen Verfahren wird gasförmiges CO₂ zu Karbonatmineralien, die auf unbestimmte Zeit gespeichert werden können, ohne die globale Erwärmung zu verursachen. Betonfertigteile sind in der Lage, mehr CO₂ als Ortbeton. Während Ortbeton bis zu 3,8% seiner Gesamtmasse in CO₂können Fertigteile speichern so viel wie 9,6% seiner Gesamtmasse in CO₂.  

Neben der Reduzierung der CO₂ Emissionen, dieser Prozess auch verbessert die Festigkeit des Betons je nach Mischung um etwa 10 bis 20 Prozent. Daher wird Beton, der mit CO₂ Bei der Aushärtung wird weniger Zement benötigt, wodurch die damit verbundenen CO₂ Emissionen. Da außerdem weniger Materialien benötigt werden, können die CO₂ Aushärtung führt zu niedrigeren Produktionskosten und größeren Gewinnspannen für die Betonhersteller. 

Im Folgenden werden wir sowohl die Verfahren der Kohlenstoffkonditionierung als auch der Kohlenstoffhärtung erläutern und zeigen, wie die Alicat MC-Serie von Massedurchflussreglern bieten All-in-One-Dosierlösungen für diese Anwendungen.  

Kohlenstoff-Konditionierung mit Massendurchflussreglern der MC-Serie

Unter Kohlenstoff-Konditionierung, CO₂ wird während der Mischphase direkt in die Aggregate injiziert.

Für diesen Prozess werden verschiedene CO₂ Quellen mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen verwendet werden, darunter reines CO₂ Gas, Rauchgas oder Gasgemische. Während reines CO₂ Tanks sind teurer und müssen entweder extern eingekauft oder intern unter Verwendung von CO₂ Abscheideverfahren, Rauch- und Mischgase sind erschwinglichere Optionen zur Rückgewinnung direkter Emissionen aus industriellen Prozessen. Umgekehrt sind reine CO₂ Gase bieten schnellere Reaktionszeiten und sind leichter zu lagern. 

Unabhängig davon, welche CO₂ Bei der Verwendung einer Gasquelle werden die Zuschlagstoffe in eine temperatur- und feuchtigkeitsgeregelte Aushärtekammer eingebracht und mit Hilfe eines Druckreglers, z. B. eines Massendurchflussreglers der MC-Serie von Alicat, unter Druck gesetzt. Druckregelungsmodus. Je nach verwendeter Gasquelle schwankt dieser Druck im Allgemeinen zwischen 150 kPaG und 500 kPaG (obwohl manchmal auch Umgebungsbedingungen verwendet werden). Höhere Drücke ermöglichen eine schnellere Reaktion. Die Massendurchflussregler der MC-Serie regeln den Prozessdruck, während sie Massendurchfluss- und Temperaturdaten erfassen.  

Systeme mit offenem Einlass

In Systemen mit offenem Einlass oder in Systemen mit konstantem Durchfluss bleiben Druck und Temperatur in der Kammer während der Reaktion aufgrund des frischen CO₂ konsequent das abgeschiedene CO₂. Die Reaktion ist daher abgeschlossen, wenn der Gasdurchsatz gegen Null geht, was bedeutet, dass kein CO₂ im Beton gespeichert werden kann. Darüber hinaus wird das Ende des Prozesses auch durch einen Temperaturabfall bestimmt. Sobald diese vorbestimmten Durchfluss- oder Temperaturendpunkte erreicht sind, gibt der Massendurchflussregler, der im Druckregelungsmodus läuft, über eine SPS oder einen Computer das Signal, die Gaszufuhr zu schließen.

Alicat's MC-Serie von Massendurchflussreglern, die im Druckregelungsmodus betrieben werden, können eine kontinuierliche, reaktionsschnelle Druckregelung über einen PID-Regelkreis zur Automatisierung des Prozesses bieten, während gleichzeitig kritische Temperatur- und Massendurchflussdaten aufgezeichnet werden, die den Prozess auch über eine SPS oder einen Computer überwachen und steuern. 

Systeme mit geschlossenem Eingang

In Systemen mit geschlossenem Einlass wird das CO₂ bis zum Erreichen eines Kammerdruck-Sollwerts zugeführt, woraufhin die Gaszufuhr abgestellt wird. Da das System nach der Druckbeaufschlagung nun geschlossen und luftdicht ist, werden die Temperatur, der CO₂ Konzentration, und der Gasdruck in der Kammer wird sich verringern, wenn der Beton das CO₂. CO₂ Sensoren, die an der Kammer angebracht sind, signalisieren, wenn alle CO₂ verwendet, und das restliche Gas wird über ein elektrisches Ventil abgelassen. Neue CO₂ Gas zugeführt, und der Vorgang wird zyklisch wiederholt, bis das CO₂ ist noch durch das CO₂ Sensoren und es wird keine signifikante Temperatur- oder Druckänderung mehr beobachtet.

Zusätzlich zur Regelung des zyklischen Gasflusses, wie bei Systemen mit offenem Einlass, arbeiten die Massendurchflussregler der MC-Serie von Alicat im Druckregelungsmodus mit CO₂ Sensoren in Systemen mit geschlossenem Einlass signalisieren dem Regelkreis auf der Grundlage von Temperatur- oder Druckdaten, wann der Prozess beendet ist. Wenn der Druck und die Temperatur im Laufe der Zeit nicht mehr abnehmen und CO₂ Werte nicht gegen Null sinken, beendet der Regelkreis den Prozess. Wenn Temperatur und Druck im Laufe der Zeit abnehmen, aber die CO₂ Werte gegen Null sinken, lässt der Regelkreis das verbleibende Kammergas über ein elektrisches Ventil ab und fügt mehr CO₂.

Kohlenstoff-Konditionierung mit Druckreglern der PC3-Serie

Alternativ kann auch ein Alicat PC3-Serie Druckregler kann den Prozess nur auf der Grundlage von Drucksollwerten automatisieren. Beim Prozess mit offenem Einlass stellt der Druckregler der PC3-Serie den Kammerdruck ein und beendet den Prozess, wenn er über den Sollwert ansteigt. Bei der Konfiguration mit geschlossenem Einlass setzt die PC3-Serie die Kammer unter Druck und fügt dann nach und nach mehr CO₂ wenn der Druck in der Kammer sinkt und das CO₂ Werte nehmen mit der Zeit ab. Wenn der Kammerdruck und die CO₂ bleibt, signalisiert der PC3 dem Regelkreis, alle verbleibenden Gase über ein elektrisches Ventil abzulassen und den Prozess zu beenden.   

Um die Menge an CO₂ oder Mischgasen, die in Systemen mit offenem oder geschlossenem Einlass verwendet werden, bietet die MC-Serie von Alicat Zähl- und Dosieroptionen, die eine einfache, automatische Berechnung der CO₂ wird beschlagnahmt, wodurch ein rückverfolgbarer Datensatz entsteht, der z. B. für steuerliche Anreize von Nutzen sein kann.  

CO₂ Aushärtung mit Steuerungen der MC-Serie oder der PC3-Serie

Karbonisierungshärtungoder CO₂ Aushärtung, beschreibt CO₂ Sequestrierung in ganzen Betonblöcken nach der Mischphase. Abgesehen von diesem Unterschied ähnelt das Verfahren dem der Kohlenstoffkonditionierung. Wie bei den Systemen zur Kohlenstoffkonditionierung wird eine feuchtigkeits-, temperatur- und druckgesteuerte Kammer in Kombination mit CO₂ Gasquellen, Druckmessumformer oder -regler und CO₂ Sensoren. 

Genau wie bei der Kohlenstoffkonditionierung ist die Alicat MC-Serie von Massendurchflussreglern kann dazu beitragen, dass die Vorteile der CO₂ Aushärtung.

• Genauigkeit bis zu ±0,5% vom Messwert und ±0,1% vom Endwert
• Reproduzierbarkeit bis zu ±0,1% vom Messwert + 0,02% vom Endwert
• Schnelle Reaktionszeiten ab 1 ms

Alicat's PC3-Serie von Druckreglern kann zur Automatisierung der CO₂ Aushärtung.

• Genauigkeit bis zu ±0,125% vom Skalenendwert
• Reproduzierbarkeit bis zu ±0,08% vom Skalenendwert
• Regelbereich von 0,01-100% des Skalenendwertes
• Sensor-Reaktionszeiten <1 ms

Außerdem sind die Geräte von Alicat mit einer großen Auswahl an Kommunikation Options, die verschiedene Automatisierungsoptionen bei Verwendung eines Computers oder einer SPS ermöglichen.