Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Feasibility of biochar for low-emission soft clay stabilization using CO2 curing

  • VTT Technical Research Centre of Finland Ltd.

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

20 Viittaukset (Web of Science)
99 Lataukset (Pure)

Abstrakti

Use of traditional lime-cement binders on stabilizing soft sensitive clays pose a significant challenge for the construction sector to reach Finland's carbon neutrality goals by 2030. Traditional stabilization recipes consisting of cement as binders contributing significantly to CO2 emissions (≅ 500 kg CO2 eq./ton in deep mixing alone). This laboratory study explores the feasibility of achieving near carbon-negative stabilization of soft clay leveraging accelerated CO2 curing (ACC) in biochar (BC) enhanced cementitious composites. BC, a by-product of the biofuel industry, is used as partial replacement of cement (0 %, 10 %, and 50 % of binder) in developing precast cementitious piles. One non-carbonated treatment and two ACC treatments are employed to assess their uniaxial compressive strength, thermogravimetric properties and CO2 sequestration capacity. The results demonstrate that synergistic effects of using BC with ACC not only enhances the compressive strength of the composites but also promotes CO2 uptake due to formation of stable carbonates. BC due to its surface functional groups, honeycomb porous structure, and hydrophilicity facilitated uniform CO2 diffusion in the clay matrix and likely improved internal curing. In ACC treated composites, the replacement of 50 % of cement with BC resulted in sufficient load-bearing capacity (≥50 kPa as per Finnish Guidelines) for both shallow and deep clay layers, making a suitable subgrade media for many types of geotechnical applications. The measured bound CO2 increased gravimetrically from 2 % to 41 % when cement was partially replaced by BC. In case of non-carbonated samples, 10 % partial replacement of BC provided high strength (≥200kPa). Life Cycle Assessment (LCA) of a case study of utilizing BC stabilized clay in deep mixing operations can potentially reduce net carbon emissions to −50 kg CO2 eq./ton.

AlkuperäiskieliEnglanti
Artikkeli101370
Sivumäärä18
JulkaisuTRANSPORTATION GEOTECHNICS
Vuosikerta49
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - marrask. 2024
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:

  1. SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia
    SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia
  2. SDG 9 – Teollisuus, innovaatiot ja infrastruktuuri
    SDG 9 – Teollisuus, innovaatiot ja infrastruktuuri
  3. SDG 12 – Vastuullinen kulutus ja tuotanto
    SDG 12 – Vastuullinen kulutus ja tuotanto
  4. SDG 13 – Ilmastotoimet
    SDG 13 – Ilmastotoimet

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Feasibility of biochar for low-emission soft clay stabilization using CO2 curing'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • DeMiCo: Low-carbon Deep Mixing and Compaction

    Korkiala-Tanttu, L. (Vastuullinen johtaja), Peltola, E.-M. (Projektin jäsen), Prasetyo, B. (Projektin jäsen), Mohammadi, S. (Projektin jäsen), Hanafi, M. (Projektin jäsen), Shpata, N. (Projektin jäsen), Ruan, C. (Projektin jäsen) & Haque, I. (Projektin jäsen)

    01/08/202331/07/2026

    Projekti: BF Co-Research

  • -: FinnCERES

    Hämäläinen, J. (Vastuullinen johtaja), Palasingh, C. (Projektin jäsen), Hellsten, S. (Projektin jäsen), Huynh, N. (Projektin jäsen), Witos, J. (Projektin jäsen), Hassinen, J. (Projektin jäsen), Lim, E. (Projektin jäsen), Zhao, B. (Projektin jäsen), Vlasova, M. (Projektin jäsen), Österberg, M. (Projektin jäsen), Henn, K. (Projektin jäsen), Nousiainen, P. (Projektin jäsen), Ahonen, L. (Projektin jäsen), Kimiaei, E. (Projektin jäsen), Truong, V. (Projektin jäsen), Lewicki, F. (Projektin jäsen), Vu-Lalli, V. (Projektin jäsen), Fang, W. (Projektin jäsen), Sharma, R. (Projektin jäsen), Ponomarev, N. (Projektin jäsen), Ikävalko, E. (Projektin jäsen), Kröger, M. (Projektin jäsen), Gustavsson, L. (Projektin jäsen), Kobets, A. (Projektin jäsen), Liu, C. (Projektin jäsen), Al Haj, Y. (Projektin jäsen), Joshi, A. (Projektin jäsen), Mennander, A. (Projektin jäsen), Phi, T.-L. (Projektin jäsen), De, S. (Projektin jäsen), Kokkonen, V. (Projektin jäsen), Mousavi, S. (Projektin jäsen), Kong, X. (Projektin jäsen), Makki, M. (Projektin jäsen), Meinander, K. (Projektin jäsen), Kalac, T. (Projektin jäsen), Tao, H. (Projektin jäsen), Kuribayashi, T. (Projektin jäsen), Jäntti, N. (Projektin jäsen), Seppälä, W. (Projektin jäsen), Eklund, A. (Projektin jäsen) & Gebeyehu, E. K. (Projektin jäsen)

    01/05/202230/06/2026

    Projekti: RCF Flagship

Siteeraa tätä