PARA insinyur telah menciptakan jenis beton baru yang lebih kuat dibandingkan beton konvensional sekaligus mampu menangkap karbon dioksida dari atmosfer. Temuan yang dipublikasikan dalam jurnal Carbon Research ini menunjukkan penambahan bahan-bahan alami pilihan dapat memberikan peran ganda bagi beton, yaitu tidak hanya untuk konstruksi tetapi juga membantu memproses penghilangan CO2 dari udara sekitar.
Para peneliti di Mepco Schlenk Engineering College, India, mengembangkan campuran ini sebagai jalan untuk membuat material konstruksi lebih berkelanjutan. Pendekatan ini menargetkan tantangan lingkungan utama, yakni peningkatan kadar CO2 di atmosfer yang sebagian besar didorong oleh penggunaan bahan bakar fosil dan produksi semen.
Tim yang dipimpin oleh Srinivasan Revathi berfokus pada dua bahan aditif alami. Pertama adalah zeolit, sejenis mineral berpori tinggi, dan yang kedua adalah biochar bambu, bahan yang kaya akan karbon. Kedua bahan ini memiliki volume pori yang besar dan luas permukaan spesifik yang tinggi, sifat yang membuat keduanya sangat cocok untuk memerangkap molekul gas.
Uji Coba Campuran Beton yang Lebih Kuat
Para peneliti menguji beberapa versi beton mutu M35, yang umum digunakan pada infrastruktur berbeban sedang. Mereka mengganti agregat halus dengan zeolit pada tingkat 25% dan 50%. Mereka juga mengganti semen dengan biochar bambu pada konsentrasi 0,5%, 1%, dan 1,5%.
Setiap formulasi diuji untuk beberapa sifat penting, termasuk kuat tekan, kuat tarik belah, penyerapan air, dan ketahanan benturan. Para peneliti mencari campuran yang dapat menyerap lebih banyak CO2 tanpa melemahkan beton, dengan kondisi ideal material tersebut menjadi lebih kuat pada saat yang bersamaan.
Satu kombinasi tampil paling unggul di antara yang lain. Campuran yang mengandung 50% zeolit dan 1% biochar bambu (diberi kode ZB5) memberikan performa keseluruhan terbaik. Kuat tekannya mencapai 38,49 MPa, sekitar 7,48% lebih tinggi dari beton konvensional. Kuat tarik belahnya mencapai 4,39 MPa, yang mewakili peningkatan 15% dibandingkan campuran standar.
Para peneliti mengaitkan peningkatan kekuatan ini dengan interaksi antara struktur alumina-silikat milik zeolit dan kekerasan biochar bambu. Secara bersama-sama, bahan-bahan ini menghasilkan matriks berbasis semen yang lebih padat dan tahan lama.
Beton yang Menangkap CO2
Kekuatan hanya bagian dari hasil penelitian. Campuran ZB5 juga menunjukkan kemampuan untuk menyerap karbon dioksida. Ketika beton ditempatkan di dalam ruang karbonasi, material ini menangkap 1,2 gram CO2 per hari. Selama tujuh hari, gas tersebut menembus hingga kedalaman 15 mm ke dalam material.
Para peneliti menghubungkan penyerapan karbon ini dengan struktur mikropori zeolit dan kandungan karbon yang tinggi pada biochar bambu. Dengan menggabungkan sifat-sifat ini, beton dapat berfungsi sebagai material struktur sekaligus media untuk menangkap CO2 dari atmosfer.
Srinivasan Revathi, penulis korespondensi dari Departemen Teknik Sipil, memberikan pandangannya mengenai temuan ini.
“Pekerjaan kami menunjukkan pendekatan manfaat ganda. Kami tidak hanya menciptakan beton yang lebih kuat, tetapi kami juga mengubah material bangunan umum menjadi alat aktif untuk pemulihan lingkungan. Dengan mengintegrasikan zeolit dan biochar bambu, kita dapat membangun struktur yang tidak hanya berdiri kokoh tetapi juga secara aktif membersihkan udara dari kelebihan karbon dioksida, membuka jalan bagi infrastruktur yang benar-benar berkelanjutan di area beremisi tinggi seperti jalan raya perkotaan dan kawasan industri,” jelasnya.
Potensi Konstruksi Netral Karbon
Temuan ini mengarah pada pendekatan baru yang memungkinkan dalam pengembangan material konstruksi netral karbon. Beton yang dibuat dengan formulasi ZB5 bisa sangat berguna di lokasi dengan konsentrasi CO2 yang relatif tinggi. Potensi aplikasinya mencakup perkerasan jalan beton, dinding pembatas jalan tol, dan pipa saluran air limbah. Struktur ini dapat terus menjalankan fungsi teknis tradisionalnya sambil menangkap sebagian karbon dioksida dari lingkungan sekitar.
Namun, para peneliti memberikan catatan bahwa pekerjaan ini masih merupakan bukti konsep (proof of concept) dan pengujian tambahan akan diperlukan sebelum material ini dapat diadopsi secara luas.
Studi di masa depan akan memeriksa bagaimana kinerja beton dalam jangka waktu yang lebih lama, termasuk apakah material ini mempertahankan daya tahan dan kemampuannya untuk menyerap CO2. Para peneliti juga berencana untuk menguji bentuk biochar lainnya, mengevaluasi campuran dalam berbagai mutu beton dan mortar, serta mempelajari apakah biochar yang direndam terlebih dahulu dapat meningkatkan kinerjanya lebih lanjut.
Eksperimen tersebut akan membantu menentukan apakah teknologi ini dapat ditingkatkan skalanya untuk penggunaan komersial dan industri yang lebih luas. Jika berhasil, pendekatan ini dapat memberikan industri konstruksi sebuah cara untuk menghasilkan infrastruktur yang lebih kuat sekaligus mengurangi sebagian dampak lingkungan yang terkait dengan lingkungan terbangun. (Science Daily/eurekalert/Z-2)