Ketergantungan dunia pada beton, material yang paling banyak dipakai setelah air, mengarah pada krisis lingkungan dan sumber daya. Hal diperparah dengan tingkat penambangan pasir yang melampaui kemampuan alam untuk menggantinya.
Penelitian oleh para peneliti dari Universitas Rice menemukan bahwa grafena (graphene) yang berasal dari kokas metalurgi—sebuah produk berbasis batu bara—dapat berfungsi tidak hanya sebagai aditif penguat dalam semen tetapi juga sebagai pengganti pasir dalam beton. Penemuan ini dapat menjadi bagian dari solusi untuk krisis pasir yang mengancam.
Beton, campuran agregat seperti pasir dan kerikil yang terikat dengan semen dan air, merupakan hal yang sangat penting untuk pembangunan perkotaan. Dengan perkiraan 68% dari populasi global akan tinggal di daerah perkotaan pada tahun 2050, permintaan akan beton dan karenanya penambangan pasir diproyeksikan akan tumbuh secara signifikan. Ini telah meningkat tiga kali lipat dalam dua dekade terakhir, mencapai sekitar 50 miliar ton setiap tahun. Namun, hal ini datang dengan biaya lingkungan yang signifikan.
Produksi semen, komponen kunci dari beton, menyumbang sebanyak 8% dari emisi karbon dioksida secara global. Selain itu, penambangan pasir yang sebagian besar tidak diatur menimbulkan ancaman serius terhadap ekosistem sungai dan pantai. Menurut laporan Perserikatan Bangsa-Bangsa tahun 2022, permintaan pasir yang terus meningkat, ditambah dengan pertumbuhan populasi dan ekspansi perkotaan, bisa segera memicu “krisis pasir.”
Dengan menerapkan teknik pemanasan Joule yang khas pada kokas metalurgi, laboratorium Tour telah menciptakan jenis grafen yang dapat berfungsi sebagai pengganti pasir dalam beton.
Uji perbandingan antara beton konvensional dengan beton yang menggunakan agregat grafen menunjukkan hasil yang menjanjikan. Beton berbasis grafen tidak hanya mencocokkan sifat mekanik beton standar, tetapi juga menawarkan rasio kekuatan terhadap berat yang lebih tinggi.
Laboratorium Tour telah menggunakan pemanasan Flash Joule untuk berbagai aplikasi, termasuk sintesis nanomaterial karbon hibrida, daur ulang bagian baterai, dan penghilangan logam berat dari abu terbang batu bara.
Dengan potensi untuk mengurangi ketergantungan pada pasir alam dan mengurangi emisi karbon dari industri beton, teknologi baru ini dapat mengarah pada praktik pengembangan perkotaan yang lebih berkelanjutan.
Referensi :
[1] https://news.rice.edu/news/2024/rice-study-shows-coal-based-product-could-replace-sand-concrete diakses pada 04 Februari 2024
[2] Paul A. Advincula, Wei Meng, Lucas J. Eddy, Phelecia Z. Scotland, Jacob L. Beckham, Satish Nagarajaiah, James M. Tour. Replacement of Concrete Aggregates with Coal-Derived Flash Graphene. ACS Applied Materials & Interfaces, 2023; 16 (1): 1474 DOI: 10.1021/acsami.3c15156
