Wetenschappers van de Universiteit van Tartu en de Estonian University of Life Sciences hebben een constructiemateriaal gemaakt dat voornamelijk bestaat uit turf en olieschalie-as dat de bouwkosten van een privéwoning bijna vertienvoudigd. Het doel was om een ​​zelfvoorzienend bouwmateriaal te creëren op basis van lokale natuurlijke hulpbronnen en afval dat kan worden gebruikt om huizen tot twee verdiepingen hoog direct op de bouwplaats te 3D-printen.

Wetlands beslaan ongeveer 22 procent van Estland, maar het veen dat daar groeit wordt niet veel gebruikt. Alleen het drogere bovenste deel van de veenlaag is bruikbaar bevonden. Het ongebruikte deel wordt overgelaten aan verval. Dit veen zou ook economisch voordelig kunnen worden gebruikt. Van veen zijn veel fracties te scheiden, bijvoorbeeld humusstoffen en wassen, en het uiteindelijke residu kan zelfs worden gebruikt voor de productie van cellulose.

De meest populaire methode voor het ontginnen van turf is malen. Tijdens het frezen, Lagen van 10 tot 20 mm worden van het veenlaagje losgesneden en gedroogd. Om deze methode te laten renderen, de meeste maalvelden zijn groter dan 100 hectare.

De waarde van afval verhogen

"Tot dusver, niemand heeft veencomposiet als bouwmateriaal geproduceerd omdat veen voorkomt dat veel materialen uitharden. In ons project, we zijn erin geslaagd om dit probleem op te lossen, " zei Liiv. In plaats van het gebruikelijke cement, wetenschappers uit Tartu gebruiken olieschalie-as als bindmiddel in hun mix. In Estland, er wordt geschat dat er in een jaar ongeveer 7 miljoen ton olieschalie-as ontstaat, waarvan slechts 5 procent wordt hergebruikt. De rest wordt gestort in asbergen en dit zorgt voor aanzienlijke milieuvervuiling.

Olieschalie-as wordt geclassificeerd als gevaarlijk afval omdat het erg basisch wordt wanneer het in contact komt met water (pH bijna 13). Echter, as met een dergelijke pH is het meest geschikt voor bouwmaterialen. Het ontwikkelde materiaal is volledig onschadelijk en veilig voor het milieu.

Verder, tijdens het testen, de wetenschappers hebben een oplossing gevonden om de uithardingstijd te verkorten van ongeveer 30 dagen naar één dag. Als de pH van een porieoplossing lager is dan negen, het wordt niet hard. Dit probleem wordt opgelost door een zeer hoge pH door de kaliumoxide en alkalimetalen in olieschalie-as te binden aan onoplosbare verbindingen.

In het veen, olieschalie-as reageert met humuszuren en absorbeert kooldioxide. Door chemische reacties, het bindmiddel wordt gewoon beton en kalksteen. Volgens Toomas Tenno, een professor aan de universiteit van Tartu's leerstoel colloïdale en milieuchemie, additieven in nanoformaat, bijv. nanosilica of siliciumrook, worden toegevoegd aan turf en olieschalie-as om hun eigenschappen te verbeteren.

"Omdat de deeltjes erg klein zijn, ze lossen goed op en verdelen zich gelijkmatig over het materiaal. Siliciumrook verbetert de kwaliteit van dit materiaal aanzienlijk, ' zei Tenno.

Het duurde ongeveer een jaar voordat het juiste mengsel werd gevonden voor het materiaal dat sterk is en een hoge thermische geleidbaarheid heeft. Na de definitieve uitharding, het materiaal is sterk en zeer licht, heeft een lage warmteoverdracht en is duurzaam. Hoewel turf ook als brandstof wordt gebruikt, het door wetenschappers ontwikkelde materiaal is onbrandbaar. Het veenmateriaal bereikt zijn initiële hardheid in 24 uur, maar blijft aanzienlijk langer elastisch. Dus, er is geen isolatie of vulstoffen nodig en de hele constructie wordt luchtdicht zonder enige windbescherming. Verder, het is een goede ruisblokker.

Aangezien turf en olieschalie-as niet erg duur zijn, bouwers zouden vooral blij zijn met de prijs van het materiaal. Volgens Liiv, wetenschappers berekenden dat de kosten voor de bouw van een huisschil gedrukt van dit materiaal met een vloeroppervlak van 100-150 vierkante meter ongeveer € 5 zou kunnen zijn, 000 (vergeleken met de constructie van de ruwbouw van een gebouw met een frame van vergelijkbare grootte, wat ongeveer tien keer meer zou kosten).

Tegen deze tijd, het onderzoek en vele tests zijn afgerond. Problemen met materiaaltechnologie zijn met succes opgelost. Turfmateriaal is klaar voor fabricage als elementen, maar er moet nog veel werk worden verzet voor 3D-printen.