Μια διαφορετική λύση για τη μείωση της χρήσης τσιμέντου και την αξιοποίηση αποβλήτων εξετάζουν επιστήμονες στην Ινδία, οι οποίοι δοκίμασαν την ενσωμάτωση επεξεργασμένου υλικού από ανθρώπινα λύματα στο σκυρόδεμα, καταγράφοντας σε ορισμένες περιπτώσεις σημαντική βελτίωση της αντοχής του.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον πολιτικό μηχανικό Ραγκουβές Τιβάρι από το Manipal University Jaipur, χρησιμοποίησε biochar που είχε παραχθεί από επεξεργασμένη ύλη κοπράνων και εξέτασε κατά πόσο μπορεί να αντικαταστήσει μέρος του τσιμέντου.
Η μελέτη έχει γίνει δεκτή προς δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Scientific Reports.
Δεν χρησιμοποιούνται απευθείας ανθρώπινα απόβλητα
Το υλικό που μπήκε στα πειραματικά μείγματα δεν ήταν ανεπεξέργαστη ύλη.
Οι επιστήμονες προμηθεύτηκαν biochar από μονάδα επεξεργασίας λυμάτων στη Βαρανγκάλ της Ινδίας. Πρόκειται για υλικό πλούσιο σε άνθρακα, το οποίο παράγεται αφού η πρώτη ύλη ξηρανθεί και στη συνέχεια θερμανθεί σε συνθήκες περιορισμένου οξυγόνου, σε θερμοκρασίες μεταξύ 350 και 450 βαθμών Κελσίου.
Το τελικό προϊόν αλέστηκε σε λεπτή σκόνη και χρησιμοποιήθηκε ως μερικό υποκατάστατο του τσιμέντου.
Οι ερευνητές δημιούργησαν μείγματα στα οποία αντικαταστάθηκε το 5%, το 10% και το 15% του τσιμέντου και στη συνέχεια μέτρησαν, μεταξύ άλλων, τη θλιπτική και καμπτική αντοχή, την απορρόφηση νερού, το πορώδες και τη συρρίκνωση.
Οι καλύτερες επιδόσεις στο 5% και στο 10%
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μικρότερες αναλογίες biochar μπορούσαν να ενισχύσουν τις μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος.
Η σύνθεση με αντικατάσταση 5% παρουσίασε συνολικά την καλύτερη συμπεριφορά. Μετά από 91 ημέρες ωρίμανσης, η θλιπτική αντοχή ήταν κατά μέσο όρο αυξημένη κατά 20%, ενώ η καμπτική αντοχή ενισχύθηκε κατά 36%.
Σε ορισμένες δοκιμές, ακόμη μεγαλύτερη βελτίωση καταγράφηκε στο μείγμα με 10% biochar, με αύξηση 21% στη θλιπτική αντοχή και έως 42% στην καμπτική.
Όταν όμως η αντικατάσταση έφτασε στο 15%, οι επιδόσεις υποχώρησαν σε σχέση με τις χαμηλότερες αναλογίες, γεγονός που δείχνει ότι η προσθήκη του υλικού έχει αποτελεσματικό όριο.
Πώς εξηγούν οι επιστήμονες την αύξηση της αντοχής
Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, σημαντικό ρόλο φαίνεται να παίζει η πορώδης δομή του biochar.
Το υλικό μπορεί να συγκρατεί νερό και να το αποδίδει σταδιακά κατά τη διαδικασία ωρίμανσης του σκυροδέματος, βοηθώντας έτσι στην εξέλιξη των χημικών αντιδράσεων που του προσδίδουν αντοχή.
Παράλληλα, η παρουσία πυριτίου στο biochar μπορεί να ενισχύει τον σχηματισμό ενώσεων που συμβάλλουν στη συνοχή του σκυροδέματος, ενώ τα πολύ λεπτά σωματίδιά του φαίνεται ότι γεμίζουν μικροσκοπικά κενά, δημιουργώντας πυκνότερη εσωτερική δομή.
Απέχει ακόμη από την εφαρμογή σε κτίρια
Παρά τα θετικά πρώτα αποτελέσματα, η μέθοδος δεν θεωρείται ακόμη έτοιμη για χρήση σε πραγματικές κατασκευές.
Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι απαιτούνται πρόσθετες δοκιμές για τη συμπεριφορά του υλικού σε ακραίες θερμοκρασίες, περιβάλλοντα υψηλής αλατότητας αλλά και κύκλους παγετού και απόψυξης.
Παράλληλα, πρέπει να εξεταστεί σε βάθος το ενδεχόμενο παρουσίας βαρέων μετάλλων στην αρχική ιλύ και κατά πόσο αυτά παραμένουν σταθερά εγκλωβισμένα μέσα στο σκυρόδεμα σε βάθος χρόνου.
Η μελέτη δεν έχει ακόμη υπολογίσει και το συνολικό όφελος σε εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
Αν ωστόσο επιβεβαιωθούν η ασφάλεια και η ανθεκτικότητα της μεθόδου, η μερική αντικατάσταση του τσιμέντου με biochar από επεξεργασμένα λύματα θα μπορούσε να συνδυάσει δύο περιβαλλοντικούς στόχους: τη μείωση της κατανάλωσης τσιμέντου και την αξιοποίηση ενός αποβλήτου που διαφορετικά απαιτεί διαχείριση.
και Facebook 
