Peneliti di University of Virginia (UVA) telah mengembangkan jenis baru beton cetak 3D yang lebih kuat dan lebih ramah lingkungan.

Dengan menambahkan graphene—material yang dikenal karena kekuatannya yang luar biasa—ke dalam campuran semen khusus yang terbuat dari batu kapur dan tanah liat yang dikalsinasi (LC2), tim tersebut berhasil menciptakan beton yang dapat mengurangi emisi karbon secara signifikan hingga 31%.

Kemajuan ini merupakan langkah maju yang besar dalam menjadikan konstruksi cetak 3D lebih berkelanjutan.

Proyek ini dipimpin oleh Osman Ozbulut, seorang profesor di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan UVA, dengan kontribusi utama dari cendekiawan tamu Tuğba Baytak dan peneliti doktoral Tawfeeq Gdeh.

Mereka bekerja sama dengan tim di Laboratorium Infrastruktur Tangguh dan Canggih UVA dan berkolaborasi dengan Virginia Transportation Research Council (VTRC).

“Tujuan kami adalah merancang beton cetak yang berkinerja lebih baik dan lebih ramah lingkungan,” jelas Ozbulut.

Penambahan grafena ke dalam campuran semen LC2 merupakan terobosan penting, karena secara signifikan meningkatkan daya tahan dan fleksibilitas material.

Properti ini sangat penting untuk struktur cetak 3D, yang harus kuat dan mampu menahan berbagai tekanan.

Properti mekanis grafena yang luar biasa menjadikannya pilihan ideal untuk meningkatkan semen LC2.

Ketika dikombinasikan dengan campuran semen yang inovatif ini, grafena secara signifikan meningkatkan kinerja beton, sehingga memungkinkannya untuk digunakan dalam berbagai proyek konstruksi.

Salah satu bagian terpenting dari penelitian ini adalah Penilaian Siklus Hidup (LCA), yang dilakukan oleh peneliti pascadoktoral Zhangfan Jiang bekerja sama dengan profesor teknik lingkungan Lisa Colosi Peterson.

LCA memberikan pandangan komprehensif tentang dampak lingkungan dari beton baru ini.

Menurut Jiang, "Mampu melihat jejak lingkungan penuh dari beton baru ini penting."

LCA menunjukkan bahwa beton LC2 yang ditingkatkan grafena dapat mengurangi emisi gas rumah kaca sekitar 31% dibandingkan dengan beton cetak 3D tradisional.

Pengurangan emisi karbon ini merupakan pencapaian yang signifikan, terutama karena industri konstruksi terus mencari alternatif yang lebih ramah lingkungan.

“Sangat menggembirakan melihat sains mendorong kita menuju praktik pembangunan yang lebih ramah lingkungan,” kata Colosi Peterson.

Kolaborasi dengan VTRC memungkinkan tim untuk mengeksplorasi potensi material baru mereka di dunia nyata.

Mereka dapat menguji dan memverifikasi propertinya untuk infrastruktur transportasi, menunjukkan aplikasi praktisnya di luar sekadar eksperimen laboratorium.

Gabriel Arce, seorang ilmuwan peneliti dari VTRC, juga memainkan peran penting dalam proyek tersebut.

“Inovasi semacam ini penting untuk masa depan konstruksi,” kata Baytak, seorang peneliti doktoral dari Universitas Teknik Istanbul dan peneliti tamu di UVA. “Saya bangga menjadi bagian dari tim yang mendorong hal ini.”

Para peneliti optimis bahwa beton cetak 3D yang disempurnakan dengan grafena akan mengarah pada praktik konstruksi yang lebih berkelanjutan dan menginspirasi inovasi lebih lanjut dalam bahan bangunan yang ramah lingkungan.

Temuan penelitian ini dipublikasikan di Journal of Building Engineering dengan judul “Rheological, Mechanical, and Environmental Performance of Printable Graphene-Enhanced Cementitious Composites with Limestone and Calcined Clay,” 2024. (kpo)