Dampak lingkungan dari beton, pembuatannya, dan aplikasinya, sangat kompleks, sebagian disebabkan oleh dampak langsung dari konstruksi dan infrastruktur, serta emisi CO2; antara 4-8% dari total emisi CO2 global berasal dari beton. Komponen utama dari beton adalah semen, yang memiliki dampak lingkungan dan sosialnya sendiri dan berkontribusi besar terhadap beton.
Industri semen adalah salah satu penghasil utama karbon dioksida, salah satu gas rumah kaca. Beton menyebabkan kerusakan pada lapisan bumi yang paling subur, yaitu lapisan tanah lapisan atas. Beton digunakan untuk membuat permukaan keras yang berkontribusi terhadap limpasan permukaan yang dapat menyebabkan erosi tanah, polusi air, dan banjir. Sebaliknya, beton adalah salah satu alat yang paling ampuh untuk pengendalian banjir yang tepat, dengan cara membendung, mengalihkan, dan membelokkan air banjir, aliran lumpur, dan sejenisnya. Beton berwarna terang dapat mengurangi efek pulau panas perkotaan, karena albedo yang lebih tinggi. Namun, vegetasi asli menghasilkan manfaat yang lebih besar. Debu beton yang dilepaskan oleh pembongkaran bangunan dan bencana alam dapat menjadi sumber utama polusi udara yang berbahaya. Kehadiran beberapa zat dalam beton, termasuk bahan tambahan yang berguna dan tidak diinginkan, dapat menyebabkan masalah kesehatan karena toksisitas dan radioaktivitas(biasanya terjadi secara alami).
Beton basah sangat basa dan harus selalu ditangani dengan peralatan pelindung yang tepat. Daur ulang beton meningkat sebagai tanggapan terhadap peningkatan kesadaran lingkungan, undang-undang, dan pertimbangan ekonomi. Sebaliknya, penggunaan beton mengurangi penggunaan bahan bangunan alternatif seperti kayu, yang merupakan bentuk alami penyerapan karbon.
Debu beton
Pembongkaran bangunan dan bencana alam seperti gempa bumi sering kali melepaskan debu beton dalam jumlah besar ke atmosfer lokal. Debu beton disimpulkan sebagai sumber utama polusi udara yang berbahaya setelah gempa bumi besar Hanshin.
Kontaminasi racun dan radioaktif
Kehadiran beberapa zat dalam beton, termasuk bahan tambahan yang berguna dan tidak diinginkan, dapat menyebabkan masalah kesehatan. Unsur radioaktif alami(K, U, Th, dan Rn) dapat hadir dalam berbagai konsentrasi di dalam beton, tergantung pada sumber bahan baku yang digunakan. Sebagai contoh, beberapa batu secara alami memancarkan Radon, dan Uranium pernah menjadi hal yang umum ditemukan dalam limbah tambang. Zat-zat beracun juga dapat digunakan secara tidak sengaja sebagai hasil kontaminasi dari kecelakaan nuklir. Debu dari puing-puing atau pecahan beton pada saat pembongkaran atau penghancuran dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius, tergantung pada apa yang telah dimasukkan ke dalam beton. Namun, memasukkan bahan berbahaya ke dalam beton tidak selalu berbahaya dan bahkan mungkin bermanfaat. Dalam beberapa kasus, memasukkan senyawa tertentu seperti logam dalam proses hidrasi semen dapat melumpuhkannya dalam keadaan tidak berbahaya dan mencegahnya dilepaskan secara bebas di tempat lain.
Emisi karbon dioksida dan perubahan iklim
Industri semen adalah salah satu dari dua produsen karbon dioksida (CO2) terbesar di dunia, menghasilkan hingga 5% dari emisi gas buatan manusia di seluruh dunia, di mana 50% di antaranya berasal dari proses kimiawi dan 40% dari pembakaran bahan bakar.CO2 yang dihasilkan untuk pembuatan beton struktural (dengan menggunakan ~14% semen) diperkirakan mencapai 410 kg/m3 (~180 kg/ton @ densitas 2,3 g/cm3) (berkurang menjadi 290 kg/m3 dengan penggantian 30% abu terbang pada semen). [Emisi CO2 dari produksi beton berbanding lurus dengan kandungan semen yang digunakan dalam campuran beton; 900 kg CO2 diemisikan untuk pembuatan setiap ton semen, menyumbang 88% dari emisi yang terkait dengan rata-rata campuran beton. Pembuatan semen menyumbang gas rumah kaca baik secara langsung melalui produksi karbondioksida saat kalsium karbonat terurai secara termal, menghasilkan kapur dan karbondioksida, dan juga melalui penggunaan energi, terutama dari pembakaran bahan bakar fosil.
Salah satu bagian dari siklus hidup beton yang perlu diperhatikan adalah energi yang terkandung dalam beton yang sangat rendah per satuan massa. Hal ini terutama karena bahan yang digunakan dalam konstruksi beton, seperti agregat, pozzolan, dan air, relatif berlimpah dan sering kali dapat diambil dari sumber-sumber lokal. Ini berarti transportasi hanya menyumbang 7% dari energi yang terkandung dalam beton, sementara produksi semen menyumbang 70%. Beton memiliki total energi yang terkandung sebesar 1,69 GJ/tonne, lebih rendah per satuan massa dibandingkan dengan bahan bangunan lainnya selain kayu. Namun, struktur beton seringkali memiliki massa yang besar, sehingga perbandingan ini tidak selalu relevan secara langsung dengan pengambilan keputusan. Selain itu, nilai ini hanya didasarkan pada proporsi campuran hingga 20% fly ash. Diperkirakan bahwa penggantian 1% semen dengan fly ash akan mengurangi konsumsi energi sebesar 0,7%. Dengan beberapa campuran yang diusulkan mengandung sebanyak 80% fly ash, hal ini dapat mewakili penghematan energi yang cukup besar.
Laporan tahun 2022 dari Boston Consulting Group menemukan bahwa investasi dalam bentuk semen yang lebih ramah lingkungan akan menghasilkan pengurangan gas rumah kaca yang lebih besar, per dolarnya, daripada investasi dalam banyak teknologi ramah lingkungan lainnya-meskipun investasi dalam alternatif daging nabati akan menghasilkan pengurangan yang jauh lebih besar daripada ini.
Mitigasi
Perbaikan desain
Ada minat yang semakin besar untuk mengurangi emisi karbon yang terkait dengan beton baik dari sektor akademis maupun industri, terutama dengan adanya kemungkinan penerapan pajak karbon di masa depan. Beberapa pendekatan untuk mengurangi emisi telah disarankan.
Produksi dan penggunaan semen
Salah satu alasan mengapa emisi karbon sangat tinggi adalah karena semen harus dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi agar klinker dapat terbentuk. Penyebab utama dari hal ini adalah alite (Ca3SiO5), mineral dalam beton yang mengeras dalam waktu beberapa jam setelah dituang dan oleh karena itu bertanggung jawab atas sebagian besar kekuatan awalnya. Namun, alite juga harus dipanaskan hingga 1.500 °C dalam proses pembentukan klinker. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa alite dapat digantikan oleh mineral lain, seperti belite (Ca2SiO4). Belite juga merupakan mineral yang sudah digunakan dalam beton. Belite memiliki suhu pemanggangan 1.200°C, yang secara signifikan lebih rendah daripada alite. Selain itu, belite sebenarnya lebih kuat setelah beton mengeras. Namun, belite membutuhkan waktu beberapa hari atau bulan untuk mengeras secara sempurna, sehingga membuat beton menjadi lemah lebih lama. Penelitian saat ini berfokus pada penemuan kemungkinan aditif pengotor, seperti magnesium, yang dapat mempercepat proses pengeringan. Perlu juga dipertimbangkan bahwa belite membutuhkan lebih banyak energi untuk digiling, yang dapat membuat kekuatan penuhnya sama atau bahkan lebih tinggi dari alite..
Pendekatan lain adalah penggantian sebagian klinker konvensional dengan alternatif seperti abu terbang, abu dasar, dan terak, yang semuanya merupakan produk sampingan dari industri lain yang jika tidak, akan berakhir di tempat pembuangan sampah. Fly ash dan bottom ash berasal dari pembangkit listrik tenaga panas bumi, sedangkan slag adalah limbah dari tanur tinggi di industri besi. Bahan-bahan ini perlahan-lahan mulai populer sebagai bahan tambahan, terutama karena berpotensi meningkatkan kekuatan, mengurangi kepadatan, dan memperpanjang daya tahan beton.
Hambatan utama untuk implementasi fly ash dan slag yang lebih luas mungkin sebagian besar disebabkan oleh risiko konstruksi dengan teknologi baru yang belum terpapar pada pengujian lapangan yang panjang. Hingga pajak karbon diterapkan, perusahaan tidak mau mengambil risiko dengan resep campuran beton baru meskipun hal ini dapat mengurangi emisi karbon. Namun, ada beberapa contoh beton "hijau" dan implementasinya. Salah satu contohnya adalah perusahaan beton bernama Ceratech yang telah mulai memproduksi beton dengan 95% fly ash dan 5% aditif cair. Contoh lainnya adalah I-35W Saint Anthony Falls Bridge, yang dibangun dengan campuran beton baru yang mencakup komposisi semen Portland, fly ash, dan terak yang berbeda, bergantung pada bagian jembatan dan persyaratan sifat materialnya. Beberapa perusahaan rintisan sedang mengembangkan dan menguji metode produksi semen alternatif. Sublime dari Somerville, Massachusetts menggunakan proses elektrokimia tanpa tungku, dan Fortera menangkap karbon dioksida dari pabrik konvensional untuk membuat semen jenis baru. Blue Planet dari Los Gatos, California menangkap karbon dioksida yang diemisikan untuk memproduksi beton sintetis. CarbonCure Technologies dari Halifax, Nova Scotia telah memasang sistem mineralisasi karbon di ratusan pabrik beton di seluruh dunia, menyuntikkan dan menyimpan karbon dioksida secara permanen di dalam beton saat sedang dicampur.
Selain itu, produksi beton membutuhkan air dalam jumlah besar, dan produksi global menyumbang hampir sepersepuluh dari penggunaan air industri di seluruh dunia. Jumlah ini mencapai 1,7 persen dari total pengambilan air global. Sebuah studi yang muncul di Nature Sustainability pada tahun 2018 memprediksi bahwa produksi beton di masa depan akan meningkatkan tekanan pada sumber daya air di daerah yang rentan terhadap kondisi kekeringan, menulis, "Pada tahun 2050, 75% dari permintaan air untuk produksi beton kemungkinan akan terjadi di daerah yang diperkirakan akan mengalami tekanan air".
Beton karbon
Karbonatasi, kadang-kadang disebut karbonasi, adalah pembentukan kalsium karbonat (CaCO3) melalui reaksi kimia, yang jika digunakan dalam beton, dapat menyerap karbon dioksida. Kecepatan karbonasi terutama tergantung pada porositas beton dan kadar airnya. Karbonasi pada pori-pori beton hanya terjadi pada kelembaban relatif (RH) 40-90%-ketika RH lebih tinggi dari 90%, karbon dioksida tidak dapat masuk ke dalam pori-pori beton, dan ketika RH lebih rendah dari 40%,CO2 tidak dapat dilarutkan dalam air.
Beton dapat dikarbonasi dengan dua metode utama: karbonasi pelapukan dan karbonasi usia dini. Karbonasi pelapukan terjadi pada beton ketika senyawa kalsium bereaksi dengan karbon dioksida () dari atmosfer dan air () di dalam pori-pori beton. Reaksinya adalah sebagai berikut. Pertama, melalui pelapukan kimiawi,CO2 bereaksi dengan air dalam pori-pori beton membentuk asam karbonat:
Asam karbonat kemudian bereaksi dengan kalsium hidroksida membentuk kalsium karbonat dan air. Setelah kalsium hidroksida (Ca(OH)2) cukup berkarbonasi, komponen utama semen, gel kalsium silikat hidrat (C-S-H), dapat didekarbonasi, yaitu kalsium oksida yang dibebaskan (dapat berkarbonasi).
Karbonasi usia dini adalah ketika CO2 dimasukkan pada tahap awal beton premix segar atau pada saat pengawetan awal, yang dapat terjadi secara alami melalui pemaparan atau dipercepat secara artifisial dengan menambah asupan CO2 secara langsung. Gas karbon dioksida dikonversi menjadi karbonat padat dan dapat disimpan secara permanen di dalam beton. Reaksi CO2 dan kalsium silikat hidrat (C-S-H) dalam semen dijelaskan pada tahun 1974 dalam notasi kimia semen (CCN).
Sebuah perusahaan Kanada mematenkan dan mengkomersialkan teknologi baru yang menggunakan karbonasi usia dini untuk menyerap CO2. Hal ini dicapai dengan menginjeksikan langsung karbon dioksida cair daur ulang dari penghasil emisi industri pihak ketiga ke dalam tahap pencampuran beton selama proses pembuatan. CO2 kemudian secara kimiawi termineralisasi, menyerap polutan gas rumah kaca dalam infrastruktur beton, bangunan, jalan, dan lain-lain untuk jangka waktu yang lama.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Journal of Cleaner Production, para penulis membuat model yang menunjukkan bahwa CO2 yang diserap meningkatkan kekuatan tekan beton sekaligus mengurangi emisi CO2, sehingga memungkinkan pengurangan pemuatan semen sekaligus memiliki "pengurangan 4,6% dalam jejak karbon".
Metode lain yang diusulkan untuk menangkap emisi adalah dengan menyerap CO2 dalam proses pengawetan melalui penggunaan campuran - khususnya, dikalsium silikat dalam fase 𝛾 - saat beton mengeras. Penggunaan fly ash atau bahan pengganti lain yang sesuai secara teoritis dapat menghasilkan emisi CO2 di bawah 0 kg/m3, dibandingkan dengan emisi beton semen Portland yang mencapai 400 kg/m3. Metode produksi beton ini yang paling efektif adalah dengan menggunakan gas buang pembangkit listrik, di mana sebuah ruang terisolasi dapat mengontrol suhu dan kelembapan..
Pada bulan Agustus 2019, semenCO2 tereduksi diumumkan yang "mengurangi jejak karbon secara keseluruhan pada beton pracetak hingga 70%." Bahan dasar semen ini terutama adalah wollastonite () dan rankinite (), berbeda dengan semen Portland tradisional yang berbahan dasar alite () dan belite (). Proses pembuatan beton dengan emisi rendah yang dipatenkan dimulai dengan pengikatan partikel melalui sintering fase cair, yang juga disebut sebagai densifikasi fase cair hidrotermal reaktif (rHLPD). Larutan air dan CO2 menembus partikel, bereaksi pada kondisi sekitar untuk membentuk ikatan yang menghasilkan kalsium silikat (CSC) yang tidak mengandung kapur dan tidak bersifat hidraulik. Perbedaan antara beton Portland tradisional dan beton kalsium silikat berkarbonasi (CSC-C) ini terletak pada reaksi proses pengawetan akhir antara larutan air-CO2 dan keluarga kalsium-silikat. Menurut sebuah studi tentang salah satu semen dengan emisi rendah, yang disebut Solidia, "Pengawetan CSC-C adalah reaksi yang sedikit eksotermis di mana kalsium silikat berkapur rendah di dalam CSC bereaksi dengan CO2 dengan adanya air untuk menghasilkan kalsit (CaCO3) dan silika (SiO2).
Namun, karena metode karbonasi usia dini telah mendapatkan pengakuan karena kemahiran penyerapan karbon yang substansial, beberapa penulis berpendapat bahwa efek pengawetan karbonasi usia dini mungkin menyerah pada pelapukan karbonasi di kemudian hari. Sebagai contoh, sebuah artikel pada tahun 2020 menulis, "Hasil eksperimen menunjukkan bahwa beton berkarbonasi usia dini dengan rasio w/c yang tinggi (>0.65) lebih mungkin terpengaruh oleh pelapukan karbonasi." Artikel ini memperingatkan bahwa hal ini dapat melemahkan kemampuan kekuatan pada tahap korosi selama masa layan.
Perusahaan Italia, Italcementi, merancang sejenis semen yang diduga dapat mengurangi polusi udara dengan memecah polutan yang bersentuhan dengan beton, melalui penggunaan titanium dioksida yang menyerap sinar ultraviolet. Namun, beberapa ahli lingkungan tetap skeptis dan bertanya-tanya apakah bahan khusus tersebut dapat "memakan" cukup banyak polutan untuk membuatnya layak secara finansial. Gereja Jubilee di Roma dibangun dari beton jenis ini..
Aspek lain yang perlu dipertimbangkan dalam beton karbon adalah kerak permukaan akibat kondisi iklim dingin dan paparan garam yang mencairkan es serta siklus pembekuan-pencairan(pelapukan es). Beton yang diproduksi dengan proses pengawetan karbonasi juga menunjukkan kinerja yang unggul ketika mengalami degradasi fisik, misalnya kerusakan akibat pembekuan dan pencairan, terutama karena efek densifikasi pori-pori yang disebabkan oleh pengendapan produk karbonasi.
Sebagian besar emisiCO2 dari beton berasal dari pembuatan semen. Oleh karena itu, metode untuk mengurangi bahan semen dalam setiap campuran beton adalah satu-satunya metode yang diketahui untuk mengurangi emisi.
Fotokatalisis untuk mengurangi kabut asap
Titanium dioksida (TiO2), bahan semikonduktor yang terbukti menunjukkan perilaku fotokatalitik, telah digunakan untuk menghilangkan nitrogen oksida (dilambangkan NOx) dari atmosfer. Spesies NOx, yaitu oksida nitrat dan nitrogen dioksida, adalah gas atmosfer yang berkontribusi pada hujan asam dan pembentukan kabut asap, yang keduanya merupakan hasil dari polusi perkotaan. Karena pembentukan NOx hanya terjadi pada suhu tinggi, nitrogen oksida biasanya diproduksi sebagai produk sampingan dari pembakaran hidrokarbon. Selain berkontribusi pada peristiwa polusi perkotaan, NOx telah terbukti menyebabkan berbagai macam efek kesehatan dan lingkungan yang merugikan, termasuk memicu gangguan pernapasan, bereaksi dengan bahan kimia atmosfer lainnya untuk membentuk produk berbahaya seperti ozon, nitroarenes, dan radikal nitrat, dan berkontribusi pada efek rumah kaca. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) telah merekomendasikan konsentrasi NOx maksimum 40 μg/ m3. Salah satu cara yang diusulkan untuk mengurangi konsentrasi NOx, terutama di lingkungan perkotaan, adalah dengan menggunakan fotokatalitik TiO2 yang dicampur ke dalam beton untuk mengoksidasi NO dan NO2 membentuk nitrat. Dengan adanya cahaya, TiO2 menghasilkan elektron dan lubang yang memungkinkan NO teroksidasi menjadi NO2 dan NO2 kemudian membentuk HNO3(asam nitrat) melalui serangan radikal hidroksil.
Sel surya tertanam
Sel surya peka pewarna yang tertanam dalam beton telah diusulkan sebagai metode untuk mengurangi jejak karbon dan energi bangunan. Penggunaan sel surya yang tertanam memungkinkan pembangkitan energi di tempat, yang jika digabungkan dengan baterai, akan memberikan daya yang konstan sepanjang hari. Lapisan atas beton akan menjadi lapisan tipis sel surya yang peka terhadap pewarna. Sel surya peka pewarna sangat menarik karena kemudahan produksi massal, baik melalui roll-printing atau pengecatan, dan efisiensi yang cukup tinggi yaitu 10%. Salah satu contoh komersialisasi konsep ini adalah perusahaan Jerman, Discrete, yang memproduksi produk beton yang disisipi sel surya peka pewarna. Proses mereka menggunakan metode pelapisan semprot untuk mengaplikasikan pewarna organik yang menghasilkan listrik ke beton.
Penyimpanan energi
Penyimpanan energi telah menjadi pertimbangan penting bagi banyak metode pembangkit energi terbarukan, terutama untuk metode yang populer seperti energi surya atau angin, yang keduanya merupakan penghasil energi intermiten yang membutuhkan penyimpanan untuk penggunaan konstan. Saat ini, 96% penyimpanan energi dunia berasal dari hidro yang dipompa, yang menggunakan kelebihan listrik yang dihasilkan untuk memompa air ke bendungan dan kemudian dibiarkan turun dan memutar turbin yang menghasilkan listrik ketika permintaan melebihi pembangkit. Namun, masalah dengan hidro yang dipompa adalah bahwa pengaturannya membutuhkan geografi tertentu yang bisa jadi sulit ditemukan. Konsep serupa yang menggunakan semen sebagai pengganti air telah direalisasikan oleh Energy Vault, sebuah perusahaan rintisan asal Swiss. Mereka menciptakan pengaturan yang menggunakan derek listrik yang dikelilingi oleh tumpukan balok beton seberat 35 ton, yang dapat diproduksi menggunakan produk limbah, untuk menyimpan energi dengan menggunakan pembangkit energi berlebih untuk menggerakkan derek untuk mengangkat dan menumpuk balok beton. Ketika energi dibutuhkan, balok-balok tersebut dibiarkan jatuh dan motor yang diputar akan mengirimkan energi kembali ke jaringan listrik. Pengaturan ini akan memiliki kapasitas penyimpanan sebesar 25-80 MWh.
Perbaikan lainnya
Ada banyak perbaikan lain pada beton yang tidak berhubungan langsung dengan emisi. Baru-baru ini, banyak penelitian yang dilakukan terhadap beton "pintar": beton yang menggunakan sinyal elektrik dan mekanik untuk merespon perubahan kondisi pembebanan. Salah satu jenisnya menggunakan tulangan serat karbon yang memberikan respon elektrik yang dapat digunakan untuk mengukur regangan. Hal ini memungkinkan untuk memantau integritas struktural beton tanpa memasang sensor.
Industri konstruksi dan pemeliharaan jalan mengkonsumsi berton-ton beton padat karbon setiap harinya untuk mengamankan sisi jalan dan infrastruktur perkotaan. Seiring dengan pertumbuhan populasi, infrastruktur ini menjadi semakin rentan terhadap benturan dari kendaraan, menciptakan siklus kerusakan dan limbah yang terus meningkat serta konsumsi beton yang terus meningkat untuk perbaikan (perbaikan jalan sekarang terlihat di sekitar kota kita hampir setiap hari). Sebuah perkembangan besar dalam industri infrastruktur melibatkan penggunaan limbah minyak bumi yang didaur ulang untuk melindungi beton dari kerusakan dan memungkinkan infrastruktur menjadi dinamis, dapat dengan mudah dipelihara dan diperbarui tanpa mengganggu fondasi yang ada. Inovasi sederhana ini mempertahankan fondasi untuk seluruh masa pakai pembangunan.
Bidang penelitian beton lainnya adalah pembuatan beton "tanpa air" tertentu untuk digunakan dalam kolonisasi luar angkasa. Umumnya, beton ini menggunakan belerang sebagai pengikat non-reaktif, yang memungkinkan pembangunan struktur beton di lingkungan tanpa atau sangat sedikit air. Beton ini dalam banyak hal tidak dapat dibedakan dari beton hidraulik normal: beton ini memiliki kepadatan yang sama, dapat digunakan dengan tulangan logam yang ada saat ini, dan kekuatannya benar-benar bertambah lebih cepat daripada beton normal Aplikasi ini belum dieksplorasi di Bumi, tetapi dengan produksi beton yang mewakili dua pertiga dari total penggunaan energi di beberapa negara berkembang, peningkatan apa pun layak dipertimbangkan.
Perubahan penggunaan
Beton adalah salah satu bahan bangunan tertua di dunia. Selama bertahun-tahun, batasan lingkungan yang signifikan telah ditempatkan pada pembuatan dan penggunaan beton karena jejak karbonnya. Produsen menanggapi keterbatasan ini dengan mengubah proses produksi beton, dan mendaur ulang puing-puing beton lama untuk digunakan sebagai agregat dalam campuran beton baru untuk mengurangi emisi ini. Beton telah bertransformasi dari sumber daya alam menjadi proses buatan manusia; bukti penggunaan beton sudah ada sejak lebih dari 8.000 tahun yang lalu. Saat ini, banyak perusahaan konstruksi dan produsen beton telah mengurangi penggunaan semen Portland dalam campuran mereka karena proses produksinya mengeluarkan sejumlah besar gas rumah kaca ke atmosfer.
Alternatif untuk beton
Sebenarnya ada banyak alternatif untuk beton. Salah satunya adalah beton ramah lingkungan yang diproduksi dari bahan limbah daur ulang dari berbagai industri, dan yang lainnya adalah Ashcrete, bahan yang terbuat dari campuran kapur dan air yang berfungsi seperti semen. Terak tungku hitam juga merupakan alternatif yang kuat yang terbuat dari terak besi cair ke dalam air, bersama dengan Micro Silica, Papercrete, semen komposit, dan kaca pasca-konsumen.
Tergantung pada jumlah yang dibutuhkan atau digunakan secara keseluruhan dan jumlah yang dibutuhkan, dalam kombinasi dengan bahan lain, untuk stabilitas struktural per bangunan, banyak bahan lain yang juga memiliki dampak negatif yang besar terhadap lingkungan. Sebagai contoh, meskipun penelitian dan pengembangan untuk mengurangi emisi ini sedang berlangsung, baja menyumbang ~8% dari total emisi gas rumah kaca dunia pada tahun 2021.
Tanah liat
Campuran tanah liat adalah bahan konstruksi alternatif untuk beton yang memiliki jejak lingkungan yang lebih rendah. Pada tahun 2021, prototipe rumah cetak 3D pertama, Tecla, yang dicetak dari tanah dan air yang bersumber secara lokal serta serat dari sekam padi dan bahan pengikat telah selesai dibuat. Bangunan semacam itu bisa jadi sangat murah, terisolasi dengan baik, stabil dan tahan cuaca, mudah beradaptasi dengan iklim, dapat disesuaikan, dapat diproduksi dengan cepat, hanya membutuhkan sedikit tenaga kerja manual yang mudah dipelajari, membutuhkan lebih sedikit energi, menghasilkan sangat sedikit limbah dan mengurangi emisi karbon dari beton.
Limpasan permukaan
Limpasan permukaan, ketika air mengalir dari permukaan yang kedap air, seperti beton yang tidak berpori, dapat menyebabkan erosi tanah yang parah dan banjir. Limpasan perkotaan cenderung mengambil bensin, oli motor, logam berat, sampah, dan polutan lainnya dari trotoar, jalan raya, dan tempat parkir. Tanpa adanya atenuasi, tutupan kedap air di daerah perkotaan membatasi perembesan air tanah dan menyebabkan lima kali lipat jumlah limpasan yang dihasilkan oleh hutan dengan ukuran yang sama. Laporan tahun 2008 dari Dewan Riset Nasional Amerika Serikat mengidentifikasi limpasan perkotaan sebagai sumber utama masalah kualitas air.
Dalam upaya untuk menangkal efek negatif dari beton kedap air, banyak proyek pengerasan jalan baru telah mulai menggunakan beton kedap air, yang menyediakan tingkat pengelolaan air hujan otomatis. Beton tembus air dibuat dengan peletakan beton yang hati-hati dengan proporsi agregat yang dirancang khusus, yang memungkinkan limpasan permukaan meresap dan kembali ke air tanah. Hal ini mencegah banjir dan berkontribusi pada pengisian air tanah. Jika dirancang dan dilapisi dengan benar, beton tembus air dan area beraspal lainnya juga dapat berfungsi sebagai penyaring air otomatis dengan mencegah zat-zat berbahaya seperti minyak dan bahan kimia lainnya melewatinya. Sayangnya, masih terdapat kekurangan dalam aplikasi beton tembus air dalam skala besar: kekuatannya yang lebih rendah dibandingkan beton konvensional membatasi penggunaannya pada area dengan beban rendah, dan harus diletakkan dengan benar untuk mengurangi kerentanan terhadap kerusakan akibat pembekuan dan penumpukan sedimen.
Panas perkotaan
Baik beton maupun aspal merupakan kontributor utama dari apa yang dikenal sebagai efek pulau panas perkotaan. Menurut Departemen Urusan Ekonomi dan Sosial Perserikatan Bangsa-Bangsa, 55% populasi dunia tinggal di daerah perkotaan dan 68% populasi dunia diproyeksikan menjadi perkotaan pada tahun 2050; selain itu, "dunia diproyeksikan akan menambah 230 miliar m2 (2,5 triliun kaki2) bangunan pada tahun 2060, atau area yang setara dengan seluruh stok bangunan global saat ini. Hal ini setara dengan penambahan seluruh Kota New York ke planet ini setiap 34 hari selama 40 tahun ke depan." Akibatnya, permukaan beraspal menjadi perhatian utama karena konsumsi energi tambahan dan polusi udara yang ditimbulkannya.
Potensi penghematan energi di suatu area juga tinggi. Dengan suhu yang lebih rendah, permintaan akan pendingin ruangan secara teoritis berkurang, sehingga menghemat energi. Namun, penelitian mengenai interaksi antara trotoar reflektif dan bangunan telah menemukan bahwa, kecuali jika bangunan di dekatnya dilengkapi dengan kaca reflektif, radiasi matahari yang dipantulkan oleh trotoar dapat meningkatkan suhu bangunan, sehingga meningkatkan kebutuhan pendingin ruangan.
Selain itu, perpindahan panas dari trotoar, yang mencakup sekitar sepertiga dari kota di Amerika Serikat, juga dapat mempengaruhi suhu dan kualitas udara setempat. Permukaan yang panas menghangatkan udara kota melalui konveksi, sehingga penggunaan material yang menyerap lebih sedikit energi matahari, seperti perkerasan dengan albedo tinggi, dapat mengurangi aliran panas ke dalam lingkungan perkotaan dan memoderasi UHIE. Albedo berkisar antara 0,05 hingga 0,35 untuk permukaan material perkerasan yang saat ini digunakan. Selama masa pakai, material perkerasan yang dimulai dengan albedo yang tinggi cenderung kehilangan reflektansi, sementara material dengan albedo awal yang rendah dapat meningkatkan reflektansi.
Design Trust for Public Space menemukan bahwa dengan sedikit meningkatkan nilai albedo di New York City, efek menguntungkan seperti penghematan energi dapat dicapai, dengan penggantian aspal hitam dengan beton berwarna terang. Namun, pada musim dingin hal ini dapat merugikan karena es akan terbentuk lebih mudah dan bertahan lebih lama pada permukaan berwarna terang karena akan lebih dingin akibat berkurangnya energi yang diserap dari berkurangnya sinar matahari di musim dingin.
Aspek lain yang perlu dipertimbangkan adalah efek kenyamanan termal, serta perlunya lebih banyak strategi mitigasi, yang tidak mengancam kesehatan dan kesejahteraan pejalan kaki terutama selama gelombang panas. Sebuah studi yang muncul di Building and Environment pada tahun 2019 melakukan eksperimen untuk memproyeksikan dampak gelombang panas dan interaksi material albedo tinggi di kota Milan, Italia utara. Dengan menghitung "Indeks Kenyamanan Luar Ruangan Mediterania" (MOCI) dengan adanya gelombang panas, di mana bahan albedo tinggi digunakan di semua permukaan. Penelitian ini mengidentifikasi adanya penurunan iklim mikro di mana terdapat banyak material albedo tinggi. Penggunaan bahan albedo tinggi ditemukan "menyebabkan pembentukan beberapa pantulan antar dan akibatnya peningkatan variabel mikrometeorologi seperti suhu radiasi rata-rata dan suhu udara. Untuk lebih jelasnya, perubahan ini menyebabkan peningkatan MOCI yang pada jam-jam sore hari bahkan dapat mencapai 0,45 unit.".
Konfigurasi perkotaan secara keseluruhan harus tetap menjadi perhatian ketika membuat keputusan karena orang-orang terpapar pada kondisi cuaca dan kenyamanan termal. Penggunaan material albedo tinggi dalam lingkungan perkotaan dapat memberikan efek positif dengan kombinasi yang tepat dari teknologi dan strategi lain seperti: vegetasi, material reflektif, dll. Langkah-langkah mitigasi panas perkotaan dapat meminimalkan dampak terhadap iklim mikro serta habitat manusia dan satwa liar.
Tindakan pencegahan penanganan
Penanganan beton basah harus selalu dilakukan dengan peralatan pelindung yang tepat. Kontak dengan beton basah dapat menyebabkan luka bakar kimiawi pada kulit karena sifat kaustik campuran semen dan air (termasuk air hujan). Memang, pH air semen segar sangat basa karena adanya kalium dan natrium hidroksida bebas dalam larutan (pH ~ 13,5). Mata, tangan, dan kaki harus dilindungi dengan benar untuk menghindari kontak langsung dengan beton basah dan dicuci tanpa penundaan jika perlu.
Daur ulang beton
Daur ulang beton adalah metode yang semakin umum digunakan untuk membuang struktur beton. Puing-puing beton dulunya secara rutin dikirim ke tempat pembuangan akhir untuk dibuang, tetapi daur ulang meningkat karena kesadaran lingkungan yang lebih baik, undang-undang pemerintah, dan manfaat ekonomi.
Beton, yang harus bebas dari sampah, kayu, kertas, dan bahan lainnya, dikumpulkan dari lokasi pembongkaran dan dimasukkan ke dalam mesin penghancur, sering kali bersama dengan aspal, batu bata, dan bebatuan.
Beton bertulang mengandung tulangan dan bala bantuan logam lainnya, yang dikeluarkan dengan magnet dan didaur ulang di tempat lain. Bongkahan agregat yang tersisa disortir berdasarkan ukurannya. Bongkahan yang lebih besar dapat melewati mesin penghancur lagi. Potongan beton yang lebih kecil digunakan sebagai kerikil untuk proyek konstruksi baru. Kerikil dasar agregat diletakkan sebagai lapisan paling bawah di jalan, dengan beton atau aspal baru diletakkan di atasnya. Beton daur ulang yang dihancurkan terkadang dapat digunakan sebagai agregat kering untuk beton baru jika bebas dari kontaminan, meskipun penggunaan beton daur ulang membatasi kekuatan dan tidak diperbolehkan di banyak yurisdiksi. Pada tanggal 3 Maret 1983, sebuah tim peneliti yang didanai pemerintah (VIRL research.codep) memperkirakan bahwa hampir 17% dari TPA di seluruh dunia merupakan produk sampingan dari limbah berbasis beton.
Disadur dari: en.wikipedia.org