Výskumníci zo Stuttgartskej univerzity v Nemecku využili mikrobiálne procesy na výrobu ekologického biobetónu z moču. Výroba je súčasťou projektu premeny odpadových vôd na biobetón a hnojivo, ktorý ministerstvo vedy, výskumu a umenia spolkovej krajiny Bádensko-Württembersko predĺžilo o ďalšie tri roky.
Počas nich bude prebiehať optimalizácia a praktické testovanie produktu, uviedla 6. mája na svojej webovej lokalite univerzita. TASR informuje na základe správ Stuttgartskej univerzity, vedeckého žurnálu npj Materials Sustainability a portálu Tech Xplore.
Tradičný cement sa vypaľuje pri vysokých teplotách, to sa môže zmeniť
Používanie betónu rastie. Svedčia o tom približne štyri miliardy ton cementu premenené ročne na betón. Má to však vážne následky pre životné prostredie.
„Tradičný cement sa zvykne vypaľovať pri teplotách okolo 1450 stupňov Celzia. Znamená to spotrebu veľkého množstva energie a vytvorenie veľkého množstva skleníkových plynov,“ uvádza profesor Lucio Blandini z Inštitútu ľahkých stavieb a konceptuálneho dizajnu (ILEK) Stuttgartskej univerzity.
Odpoveďou môže byť nový typ biobetónu schopný nahradiť tradičný pieskovec a v niektorých prípadoch aj cementový betón. Celá výroba materiálu môže potenciálne prebiehať z odpadových materiálov, čo môže podľa univerzity výrazne znížiť jeho ekologickú stopu.
„Biobetón sa vyrába biomineralizáciou. Živé organizmy pri tomto technologickom procese vytvárajú chemickými reakciami anorganický materiál,“ vysvetľuje Maiia Smirnovová z ILEK.
Ako čosi také prebieha v praxi?
„Prášok obsahujúci baktérie zmiešame s pieskom, zmes vložíme do formy a následne ju tri dni automatizovane preplachujeme močom s prídavkom vápnika. Rozklad močoviny baktériami v kombinácii s vápnikom pridaným do moču spôsobuje rast kryštálov uhličitanu vápenatého (CaCO3). Piesočná zmes vďaka tomu stuhne na biobetón. Nakoniec vznikne pevný predmet s chemickým zložením podobným prírodnému vápenatému pieskovcu. V závislosti od formy možno v súčasnosti vytvárať prvky rôznych tvarov a veľkostí s maximálnou hrúbkou 15 centimetrov,“ dodáva Smirnovová.
Prvé vyrobené vzorky ukazujú sľubné vlastnosti materiálu. Použitím technickej močoviny dosiahol tím pevnosť v tlaku 50 megapascalov, čím výrazne prekonal predchádzajúce materiály získané biomineralizáciou.
Použitím močoviny v umelom moči sa vedcom podarilo dosiahnuť pevnosť v tlaku 20 megapascalov. Použitie prirodzeného ľudského moču však prinieslo pevnosť iba päť megapascalov, pretože aktivita baktérií počas trojdňového procesu biomineralizácie ustávala. Výskumníci budú počas druhej fázy výskumu zisťovať, ktoré látky v ľudskom moči majú na aktivitu baktérií negatívny vplyv.
Na stavbu dvoj- až trojposchodovej budovy stačí pevnosť 30 až 40 megapascalov
Autori štúdie zverejnenej v decembri 2023 v odbornom žurnále npj Materials Sustainability uvádzajú, že na stavbu dvoj- až trojposchodovej budovy by postačil biomineralizovaný materiál s pevnosťou 30 až 40 megapascalov. V súčasnosti prebieha testovanie biobetónu jeho opakovaným zmrazovaním a rozmrazovaním, aby sa zistila jeho vhodnosť do exteriéru.
Výskumníci tiež vyvinuli koncept separácie a spracovania močoviny z odpadových vôd na miestach s vysokou koncentráciou ľudí, napríklad na letiskách. Proces zároveň umožní získať ďalšie prvky vhodné na výrobu hnojív.
„Výrobou dvoch látok naraz zvyšujeme environmentálne prínosy,“ upozorňuje Smirnovová.
Po ukončení laboratórnych testov bude koncept otestovaný v ostrej prevádzke. Zariadenie bude počas pilotného projektu nainštalované na letisku v Stuttgarte.
Nahlásiť chybu v článku