Insinyur NUS menggunakan kembali limbah penggalian untuk menghasilkan beton yang lebih hijau dan lebih kuat

Dari kiri: Dr Du Hongjian, Assoc Prof Pang Sze Dai, dan Mr Anjaneya Dixit dari NUS Civil and Environmental Engineering dengan bahan baku, tanah liat olahan, dan produk jadi beton.

Beton adalah bahan buatan manusia yang paling banyak dikonsumsi di Bumi. Setiap tahun, sekitar tiga ton beton digunakan per orang. Sementara dampak lingkungan dari bahan buatan manusia seperti plastik telah dipublikasikan secara luas selama beberapa dekade, efek dramatis beton terhadap lingkungan jauh lebih sedikit dibicarakan.

Beton terdiri dari air, semen, dan bahan pengisi seperti pasir. Industri semen sendiri bertanggung jawab atas sekitar 8 persen emisi karbon dioksida dunia, dan produksi beton menghabiskan 10 persen air industri dunia. Selain itu, jumlah semen yang diproduksi setiap dua tahun lebih banyak daripada jumlah plastik yang diproduksi selama 60 tahun terakhir.

Pertimbangan lingkungan ini membuat Associate Professor Pang Sze Dai dan timnya dari Center for Advanced Material and Structures di NUS Civil and Environmental Engineering untuk memfokuskan upaya mereka pada pengembangan beton yang lebih hijau dan berkelanjutan, dengan tujuan untuk mengurangi dampak besar ini.

Mengganti pasir langka dengan tanah liat biasa

Singapura sedang mengalami pembangunan perkotaan dengan kecepatan tinggi. Tak pelak, ini membutuhkan beton dalam jumlah besar, yang pada gilirannya, menciptakan permintaan besar akan air dan pasir – sumber daya yang tidak dimiliki oleh negara-kota. Tapi sekarang, Assoc Prof Pang dan timnya telah menemukan solusi yang cerdik untuk masalah yang mendesak ini.

Dalam studinya yang dipublikasikan di Construction and Building Materials pada 10 Desember 2020, tim NUS menunjukkan bahwa mereka dapat secara drastis mengurangi jumlah pasir yang dibutuhkan dalam campuran beton dengan menggunakan material tanah liat biasa yang dapat dengan mudah diperoleh sebagai limbah dari pekerjaan penggalian.

Para peneliti pertama kali memperoleh tanah liat limbah yang digali dari lokasi konstruksi di Singapura. Tanah liat sisa dipanaskan sampai 700 ° C untuk ‘mengaktifkan’ tanah liat untuk meningkatkan kemampuan ikatan pada beton. Tanah liat aktif digunakan untuk menggantikan hingga setengah dari bubuk pasir halus yang biasanya digunakan dalam beton. Para peneliti kemudian dapat menghasilkan beton kinerja sangat tinggi (UHPC) – jenis beton yang sangat kuat yang dapat mengurangi ukuran elemen struktur, dan berpotensi mengurangi jumlah beton yang digunakan.

Daur ulang limbah tanah liat

Mengganti bubuk pasir halus memiliki keuntungan tiga kali lipat karena bahan ini mahal, memiliki jejak karbon yang besar, dan bersifat karsinogenik dengan paparan yang lama karena mengandung silika. Selain itu, tim NUS juga menemukan bahwa penggantian bagian sand filler dengan sisa tanah liat aktif tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kekuatan UHPC.

Pekerjaan terowongan dan pondasi, yang umum terjadi di Singapura, menghasilkan sejumlah besar bahan limbah penggalian. Membuang limbah tanah liat ini bermasalah karena Singapura yang kekurangan lahan memiliki ruang yang terbatas untuk TPA.

“Penemuan kami tidak hanya mengurangi konsumsi sumber daya yang berharga tetapi juga mendorong ekonomi sirkuler dengan pemanfaatan limbah tanah liat. Ini membuka jalan untuk mengubah limbah ini menjadi sumber daya potensial, ”Assoc Prof Pang menjelaskan.

Ini adalah pertama kalinya limbah lempung bermutu rendah digunakan sebagai pengisi beton. “Secara global, tanah liat kualitas rendah melimpah. Pemanfaatan multi-aspeknya dalam beton sebagai pengisi tidak hanya membantu mengurangi jejak karbon beton tetapi juga mengurangi biaya produksi beton, ”kata Assoc Prof Pang.

2021 0421 Dari limbah penggalian hingga beton kinerja sangat tinggi_2

Penelitian lebih lanjut

Tim tersebut sekarang sedang mempertimbangkan untuk menggunakan tanah liat bekas untuk aplikasi yang lebih konkret. Karya terbaru mereka yang diterbitkan dalam Journal of Cleaner Production pada 1 Februari 2021 menunjukkan bahwa penggunaan tanah liat limbah menghasilkan peningkatan yang substansial dalam ketahanan beton. Artinya dengan memasukkan produk limbah untuk meningkatkan ekonomi sirkular, tim juga dapat meningkatkan kinerja dan umur panjang beton.

Selain penggunaan limbah lempung, kelompok penelitian NUS juga menjajaki bahan limbah lain untuk menggantikan pengisi di beton, dan penggunaan air laut dan pasir laut untuk mengurangi ketergantungan pada impor air tawar dan pasir sungai yang berharga di Singapura.

“Saya dan tim juga sedang mencari cara untuk mengganti sebagian semen dengan tanah liat bekas. Dengan menggunakan beton sebagai bahan penangkap karbon, jejak karbonnya dapat dikurangi, ”kata Assoc Prof Pang.

SUMBER / Universitas Nasional Singapura

Sumber Berita: www.asiatoday.com

Author: Christopher Murphy