Nu de alomtegenwoordige maskers voor eenmalig gebruik tijdens de pandemie nu een milieuprobleem vormen, hebben onderzoekers het idee aangetoond om oude maskers op te nemen in een cementmengsel om sterker, duurzamer beton te creëren.

In een paper gepubliceerd in het tijdschrift, Materials Letters , toonde een onderzoeksteam van de Washington State University aan dat het mengsel met maskermaterialen na een maand uitharden 47% sterker was dan veelgebruikt cement.

"Deze afvalmaskers kunnen een waardevol goed zijn als je ze op de juiste manier verwerkt", zegt Xianming Shi, professor en interim-voorzitter van de afdeling Civiele en Milieutechniek en de corresponderende auteur op het papier. "Ik ben altijd op zoek naar afvalstromen en mijn eerste reactie is 'hoe zet ik dat om in iets bruikbaars in beton of asfalt?'"

De productie van cement is een koolstofintensief proces dat wereldwijd verantwoordelijk is voor maar liefst 8% van de CO2-uitstoot. Microvezels worden soms al toegevoegd aan cementbeton om het te versterken, maar ze zijn duur. Het met microvezels versterkte beton kan mogelijk de hoeveelheid cement die nodig is voor een project verminderen of ervoor zorgen dat het beton langer meegaat, wat zowel koolstofemissies als geld bespaart voor bouwers en eigenaren.

Gemaakt van een polypropyleen- of polyesterweefsel waar het in contact komt met de huid en een ultrafijne polypropyleenvezel voor de filterlagen, hebben medische maskers vezels die nuttig kunnen zijn voor de betonindustrie. Als ze niet worden hergebruikt, kunnen wegwerpmaskers tientallen jaren in het milieu blijven en een risico vormen voor het ecosysteem.

"Dit werk toont één technologie om de gebruikte maskers van de afvalstroom om te leiden naar een hoogwaardige toepassing", zei Shi.

In hun proof-of-concept-werk ontwikkelden de onderzoekers een proces om minuscule maskervezels te fabriceren, variërend van vijf tot 30 millimeter lang, en deze vervolgens toe te voegen aan cementbeton om het te versterken en te voorkomen dat het barst. Voor hun tests verwijderden ze de metalen en katoenen lussen van de maskers, sneden ze in stukken en verwerkten ze in gewoon Portlandcement, het meest voorkomende type cement dat over de hele wereld wordt gebruikt en het basisingrediënt voor beton, mortel en voegmiddel.

Ze mengden de maskermicrovezels in een oplossing van grafeenoxide voordat ze het mengsel aan cementpasta toevoegden. Het grafeenoxide zorgt voor ultradunne lagen die sterk hechten aan de vezeloppervlakken. Dergelijke maskermicrovezels absorberen of verdrijven de breukenergie die zou bijdragen aan kleine scheurtjes in het beton. Zonder de vezels zouden deze microscopisch kleine scheuren uiteindelijk leiden tot grotere scheuren en het falen van het materiaal.

De onderzoekers voeren meer studies uit om hun idee te testen dat de met grafeenoxide behandelde microvezels ook de duurzaamheid van het beton kunnen verbeteren en het kunnen beschermen tegen vorstschade en tegen ontijzingschemicaliën die op wegen worden gebruikt. Ze willen deze technologie ook toepassen op de recycling van andere polymeermaterialen, zoals afgedankte kleding, om de inzameling van dergelijk afval te stimuleren. + Verder verkennen

Toekomstige steden kunnen 3D-geprint worden met beton gemaakt van gerecycled glas