Tutkijat ovat kehittäneet uuden biopaperin fossiilisista mikrolevistä, joka sitoo enemmän CO₂:ta kuin se tuottaa valmistusprosessissa.
Sisällysluettelo
Elintärkeä rakennusala etsii jatkuvasti uusia materiaaleja , jotka mullistavat alan. Teknologian kehityksen ansiosta on jo kehitetty vaihtoehtoja: sokeriruoko-jätteestä valmistetusta tiilestä ihmisen virtsasta valmistettuun betoniin .
Niihin on liittynyt betoni, jonka on kehittänyt tutkijaryhmä Pennsylvanian yliopistossa Philadelphiassa (Yhdysvallat) ja joka tulee muuttamaan rakentamisen. Se on valmistettu 3D-tulostuksella, sitoutuu 142 % enemmän hiiltä kuin perinteiset materiaalit ja on erittäin kestävä.
Razer esittelee uuden Cobra HyperSpeed: kunnianhimoisen langattoman pelihiiren, joka on kevyt ja tarkkaRazer esittelee uuden Cobra HyperSpeed: kunnianhimoisen langattoman pelihiiren, joka on kevyt ja tarkka
Betoni on edelleen maailman yleisimmin käytetty rakennusmateriaali, mutta sillä on merkittävä ongelma: se vaikuttaa huomattavasti ympäristöön : noin 9 % maailman kasvihuonekaasupäästöistä liittyy suoraan tai epäsuorasti sen tuotantoon.Uusi bambu, joka korvaa betonin: se on kolme kertaa vahvempaa kuin teräs ja sitä käytetään 7-kerroksisen tornin rakentamiseen.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi monialainen tutkijaryhmä on ehdottanut mahdollista ratkaisua: uusi ja ainutlaatuinen biolietebeton, joka sisältää fossiilisia mikrolevähiukkasia ja joka tulostetaan 3D-tulostimella, täyttää rakenteelliset vaatimukset ja sitoutuu enemmän hiilidioksidia (CO₂) kuin sen tuotannossa syntyy .Tyylikäs mutta tehokas Subaru-mallisto vuodelle 2025 on saapunut (katso nyt)Hae suosikkeja | Hae mainoksia
Advanced Functional Materials -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan mikroskooppisten levien fossiilisen arkkitehtuurin mallin mukaan valmistettu betoni on kevyt, rakenteeltaan luja ja vaatii vähemmän sementtiä ilman, että sen puristuslujuus heikkenee.
Valmistettu fossiilisista mikrolevistä
Tämä uusi betoni on ”erityisen lupaava”, ja sen ”salainen resepti” perustuu diatomiittimaahan (DM), joka on luonnollinen jauhemaista ainetta, jota saadaan fossiilisista diatomiittilevien jäännöksistä – muinaisista kovakuoruisista mikrolevistä .
Materiaalitieteessä tätä ainetta käytetään sen keveyden, suuren pinta-alan ja suotuisan huokoisuuden vuoksi, mikä tekee siitä ihanteellisen hiilidioksidin absorboimiseen . ”Yleensä pinta-alan tai huokoisuuden lisääminen johtaa lujuuden menetykseen”, tutkija Shu Yang toteaa lausunnossaan.Useita 3D-tulostimella tulostettuja betonilohkoja. Pennsylvanian yliopisto, Omicono.
”Mutta tässä tapauksessa tapahtui päinvastoin: rakenne vahvistui ajan myötä”, hän jatkaa. Perinteisistä lisäaineista poiketen diatomiti parantaa betonin reologiaa – sen juoksevuutta ja käyttäytymistä tulostusprosessissa.
Tämän ansiosta voidaan valmistaa monimutkaisia rakenteita ilman, että materiaalin lujuus kärsii, mikä mahdollistaa luonnon kuvioista inspiroitujen geometristen muotojen luomisen, kuten jaksolliset minimipinnat, jotka lisäävät hiilen sitoutumispinta-alaa yli 500 %.Betonin korvaavat tiilet: niiden avulla seinät voidaan rakentaa 40 % nopeammin Lego-palikoiden kaltaisella järjestelmällä.
Uuden betonin toinen etu on, että se vähentää materiaalin kulutusta jopa 60 % ja myös sementin kulutusta. Testien aikana tutkimusryhmä havaitsi, että heidän rakenteensa tarjoaa ”30 % suuremman CO₂-muuntokyvyn, kun geometriaa parannetaan edelleen”.
Yllättävää kyllä, se säilytti kuitenkin ”vankkuuden, joka on verrattavissa perinteisen betonin lujuuteen”. Alun perin tutkijat kehittivät ”sementtipastan”, joka oli riittävän nestemäinen 3D-tulostusta varten.
Tätä varten he käyttivät seosta, joka koostui portland-sementistä, hienosta hiekasta ja mikrosilika . Sitten he loivat 3D-tulostuksella luurankomaisia rakenteita, jotka olivat saaneet inspiraationsa luonnosta, luiden ja kuorien muodostumisesta.
Muodot, jotka tarjoavat sekä tilaa hiilen sitomiselle että perinteisen betonin rakenteellisen eheyden. Lopuksi he lisäsivät kalsiumhydroksidikerroksen parantamaan sen kykyä sitoa CO₂.
Skaalautuvuus ja tulostettavuus
Tutkimuksen jälkeen tutkijat onnistuivat kehittämään uuden, skaalautuvan ja tulostettavan betonin, joka täyttää rakenteellisen tehtävänsä ja samalla poistaa hiiltä ilmakehästä ilman monimutkaisia tai kalliita prosesseja.
”Kyse ei ollut vain esteettisyydestä tai painon vähentämisestä, vaan uuden rakenteellisen logiikan löytämisestä. Onnistuimme vähentämään materiaalin kulutusta lähes 60 % ja säilyttämään samalla kestävyyden, mikä osoittaa, että paljon enemmän voidaan saavuttaa paljon pienemmillä kustannuksilla”, sanoo toinen tutkimuksen tekijöistä, Masoud Akbarzade.Professori Masoud Akbarzade useiden betonilohkojen kanssa. Pennsylvanian yliopisto, Omikron.
Tällä hetkellä tutkijat testavat tätä betonia täysimittaisissa rakennusosissa, kuten jalkakäytävissä, julkisivupaneeleissa ja kantavissa osissa, ja ovat saaneet lupaavia tuloksia. He tutkivat myös diatomitin käyttöä yhdessä muiden yhdisteiden kanssa.
Jälkimmäinen mahdollistaa sen, että voidaan testata, voivatko piilevät levä tarjota enemmän . ”Haluamme kehittää tätä ideaa. Entä jos voisimme luopua sementistä kokonaan? Tai käyttää jätteitä reaktiivisenä komponenttina?”, sanoo Jan.
”Heti kun lakkasimme ajattelemasta betonia staattisena materiaalina ja aloimme nähdä sen dynaamisena, ympäristöön reagoivana aineena, avautui meille kokonaan uusi maailma mahdollisuuksia”, hän lisää.
On selvää, että mahdollisuus tulostaa rakenteita, joissa on selkeitä ulkonemia ilman muottien käyttöä, avaa laajan valikoiman mahdollisuuksia kohti kestävää arkkitehtonista suunnittelua .