Industri konstruksi telah mencapai kemajuan luar biasa dalam beberapa dekade terakhir seiring dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di seluruh dunia. Namun, industri konstruksi dihadapkan pada masalah emisi karbon dan keberlanjutan. Sebagai material yang sangat diperlukan dalam industri konstruksi, produksi beton menghasilkan emisi CO 2 yang sangat besardan berdampak serius terhadap lingkungan. Telah ditemukan bahwa beton adalah bahan kedua yang paling banyak dikonsumsi di dunia setelah air, dan semen adalah komponen beton polos yang paling tidak ramah lingkungan. Saat ini, produksi semen global telah meningkat menjadi 4,1 miliar ton per tahun untuk memenuhi peningkatan permintaan, sementara sekitar 800 kg karbon dioksida (CO 2 ) dilepaskan ke atmosfer dari produksi satu ton semen. Hasilnya, penelitian mengenai ramah lingkungan dan rendah karbon dalam industri konstruksi menjadi topik hangat di kalangan akademisi. Di sisi lain, pembuangan limbah pertanian menjadi isu penting pembangunan berkelanjutan. Setidaknya 1,3 miliar ton limbah pertanian dihasilkan secara global setiap tahunnya. Hal ini kemungkinan akan terus meningkat seiring dengan pertumbuhan populasi dunia. Pendekatan linier saat ini dalam menangani limbah pertanian dalam jumlah besar melalui tempat pembuangan sampah dan pembakaran telah berkontribusi terhadap sekitar 3% emisi gas rumah kaca global dan juga menciptakan berbagai polutan beracun. Metode pembuangan ini menghasilkan berbagai polutan beracun. Negara-negara maju seringkali menjadi yang terdepan dalam pengelolaan dan pemanfaatan limbah pertanian dibandingkan dengan negara-negara berkembang. Diperkirakan 3,80 miliar ton kotoran ternak dan 1,00 miliar ton jerami diproduksi setiap tahun di Tiongkok. Apabila limbah pertanian ini tidak dapat dikelola secara ilmiah, maka limbah tersebut dapat memberikan dampak negatif terhadap lingkungan. Pengelolaan limbah pertanian yang berkelanjutan merupakan permasalahan yang mendesak untuk diatasi.
Untuk mengatasi masalah tersebut di atas, selain meningkatkan proses kalsinasi semen dengan bahan bakar biomassa, menyiapkan material berbahan dasar semen jerami, dan memanfaatkan abu jerami dalam material semen, salah satu pendekatan yang mungkin dilakukan adalah dengan menyiapkan komposit biochar-semen. Meskipun emisi karbon yang terkait dengan pengangkutan dan penyiapan material berbahan dasar biochar-semen tidak dapat diabaikan, bahan ini tetap merupakan alternatif yang rendah karbon dan ramah lingkungan dibandingkan dengan material berbahan dasar semen konvensional. Biochar merupakan bahan kaya karbon yang dihasilkan dari biomassa selama pirolisis. Biochar memiliki struktur cincin aromatik yang beragam, menunjukkan sifat biokimia dan stabilitas termal yang tinggi. Pembuatan komposit berbahan dasar semen menggunakan biochar dapat mencapai penyerapan karbon dengan cara menyerap CO 2 dari udara, sekaligus menyimpan unsur karbon dalam keadaan stabil dalam bahan yang mengandung semen, meningkatkan kinerja komprehensif bahan berbahan dasar semen dan mencapai pemanfaatan komprehensif yang berkelanjutan. biomassa. Biochar juga memiliki struktur berpori ganda. Ketika ditambahkan ke material berbahan dasar semen, biochar dapat meningkatkan kapasitas penyerapan dan retensi air di dalam material, mempercepat hidrasi semen, meningkatkan kemampuan semen dalam menyerap CO 2, dan mencapai penyerapan karbon ganda antara biochar dan material berbahan dasar semen. Biochar telah banyak digunakan dalam bahan bangunan, termasuk aspal, gipsum dan tanah liat anorganik, dll. Pada saat yang sama, para ahli dan cendekiawan telah melakukan penelitian dan ringkasan ekstensif tentang bahan bangunan. bahan dasar semen biochar. Para peneliti mengulas karakteristik biochar dan merangkum sifat-sifat biochar dalam meningkatkan kinerja mortar berbasis biochar dan komposit beton. Mereka menganalisis dampak biochar sebagai pengisi dan pengganti semen terhadap kemampuan kerja, hidrasi, sifat mekanik dan transfer komposit berbasis semen, dan menekankan bahwa kandungan biochar optimal untuk meningkatkan kinerja mekanik adalah 2%. Peneliti juga membahas bahwa penggunaan biochar dengan dosis hingga 10% pada komposit berbahan dasar semen tidak memiliki efek buruk pada kinerja tekniknya, mensurvei status penelitian terkini tentang biochar, kalsium karbonat, dan semen sebagai bahan penyimpan karbon, dan menekankan bahwa sifat fisikokimia biochar dapat mempengaruhi struktur mikro komposit berbahan dasar semen.
Ekonomi Sirkular (CE) bertujuan untuk meminimalkan masukan sumber daya dan secara sistematis mengurangi timbulan sampah dalam pembangunan ekonomi dan sosial, sekaligus mendukung pembangunan berkelanjutan dengan jumlah konsumsi sumber daya dan dampak lingkungan yang paling sedikit. Dengan mengatasi masalah-masalah seperti kelangkaan sumber daya, kekurangan energi, dan pencemaran lingkungan secara mendasar, CE berfungsi sebagai kekuatan pendorong pembangunan ekonomi dan sosial, dan dapat membantu membangun model ekonomi dan pembangunan yang berkualitas tinggi, ramah lingkungan, dan rendah karbon. Pemanfaatan komposit biochar-semen yang berasal dari limbah biomassa tidak hanya memfasilitasi penggunaan kembali bahan limbah, namun juga meningkatkan nilai biomassa tersebut, sehingga mendukung pembangunan berkelanjutan industri konstruksi dan mengurangi emisi karbon yang terkait dengan industri tersebut. Selama lima tahun terakhir, aspek rendah karbon dan keberlanjutan dari material berbasis semen biochar telah menarik minat yang signifikan di kalangan akademisi. Melalui penelitian mereka mengenai material berbasis semen biochar, banyak ilmuwan telah menunjukkan nilai material ini dalam penerapan ekonomi sirkular.
English