Estońscy naukowcy tworzą trójwymiarową mieszaninę torfu do ekonomicznej budowy domu

Najczęściej stosowanymi materiałami do struktur druku 3D są beton i cement. Jednakże przeprowadzono badania dotyczące bardziej unikalnych materiałów, takich jak celuloza, mieszanina nasion i gliny, a nawet materiałów takich jak kość, skóra, kora i koralowiec dla żywych struktur, które mogą same się naprawić. Teraz naukowcy z Uniwersytetu w Tartu w Estonii i Estońskiego Uniwersytetu Nauk o Żywności opracowali nowy materiał budowlany, który został wykonany głównie z torfu.

Torf to miękka, heterogeniczna mieszanka w większości rozłożonego materiału roślinnego, który jest gromadzone w środowiskach nasyconych wodą, takich jak tereny podmokłe, przy braku tlenu. Estońskie Stowarzyszenie Torfowe twierdzi, że torfowiska zajmują około 3% powierzchni Ziemi, a torf jest dobrą alternatywą dla importowanej energii z paliw kopalnych. Można nawet wydobywać go w procesie mielenia, w którym warstwy od 10 do 20 mm są odrywane ze złoża i pozostawione do wyschnięcia; jednak większość pól musi być większa niż 100 hektarów, aby to się opłacało.

Dlatego też estońscy naukowcy stworzyli samonośny materiał budowlany do druku 3D, złożony z popiołu z łupków i torfu, który mógłby obniżyć koszty dla dwupiętrowego domu 3D wydrukowane na miejscu prawie dziesięciokrotnie.

"Do tej pory nikt nie wyprodukował torfowego kompozytu jako materiału budowlanego, ponieważ torf uniemożliwia hartowanie wielu materiałów" - powiedział Jüri Liiv, doktor chemii na Uniwersytecie w Tartu. "W naszym projekcie udało nam się przezwyciężyć tę kwestię."

Liiv stworzyła organiczny humidowy proszek do spania z torfu, nawozu drobiowego i popiołu drzewnego kilka lat temu i podczas testowania, który pellet ma odpowiednią twardość , zaczął się zastanawiać, czy torf można wykorzystać do stworzenia samopodtrzymującego się materiału budowlanego. Odpowiedź brzmi: tak, a naukowcy doszli do pracy.

Zamiast używania cementu, naukowcy z Tartu wybierali popiół z łupków bitumicznych jako spoiwo mieszaniny. Ponieważ materiał ten staje się bardzo zasadowy w kontakcie z wodą, materiał ten jest klasyfikowany jako odpad niebezpieczny o pH bliskim 13. Jednak popiół o tak wysokim pH jest najlepszy dla materiałów budowlanych, a po jego opracowaniu jest ekologiczny. nieszkodliwe.

Każdego roku w Estonii powstaje około 7 milionów ton smoły łupkowej ropy naftowej, ale tylko 5% jest ponownie wykorzystywane - reszta powoduje poważne zanieczyszczenie środowiska po złożeniu w popiołowych wzgórzach. Podczas testów naukowcy odkryli sposób na zredukowanie czasu wiązania torfu do jednego dnia z 30-tegomateriał nie stwardnieje, jeśli pH roztworu porowego wynosi poniżej dziewięciu, dlatego wiążą tlenek potasu i metale alkaliczne znalezione w łupku z łupków bitumicznych z nierozpuszczalnymi związkami, aby wytworzyć bardzo wysokie pH.

Popiół z łupków bitumicznych reaguje z kwasem huminowym w torfie i pochłania dwutlenek węgla. Następnie ten materiał wiążący ulega reakcjom chemicznym i przechodzi w zwykły beton i wapień. Toomas Tenno, profesor chemii koloidalnej i środowiskowej w Tartu, powiedział, że dodatki do nanosoli, takie jak nanosilika lub dym krzemowy, są również dodawane do torfu i łupku z łupków bitumicznych, aby poprawić ich właściwości.

"Jak cząsteczki są bardzo małe, rozpuszczają się dobrze i równomiernie rozprowadzają w materiale "- wyjaśnił Tenno. "Silikonowy dym znacznie poprawia jakość tego materiału." CD3D .

Przez cały rok zespół musiał znaleźć optymalna mieszanina, która jest mocna, o wysokiej przewodności cieplnej. Po utwardzeniu materiał jest lekki i trwały, z niskim przenikaniem ciepła i jest niepalny - nawet jeśli paliwem może być torf. Podczas gdy materiał zajmuje dzień, aby osiągnąć swoją początkową twardość, pozostaje elastyczny dłużej, więc nie potrzebujesz żadnych wypełniaczy ani izolacji, a struktury drukowane 3D z materiałem torfowym stają się szczelne i blokują hałas, bez dodawania żadnego typu ochrony przed wiatrem.

Wiele badań i testów zostało zakończonych na tym nowym materiale i jest gotowy do wyprodukowania dla mniejszych elementów. Ponadto Liiv twierdzi, że naukowcy obliczyli, że kosztowanie około 5000 euro w 3D wydrukuje powłokę domu o powierzchni 100-150 metrów kwadratowych z nowym materiałem, ze względu na to, że torf i łupki z ropy naftowej są niedrogie; kosztowałoby to dziesięć razy więcej, aby zbudować skorupę budynku o tej samej wielkości. Ale chociaż same oszczędności mogą sprawić, że chcesz rozpocząć frezowanie torfu dla własnego domu wydrukowanego w 3D, naukowcy twierdzą, że materiał nie jest jeszcze gotowy do drukowania 3D.