Serbia Edition
Serbische Ausgabe
Izdanje BiH
Izdanje Crna Gora
Vesti
Naučnici napravili beton od ljudskog izmeta - Čvrstoća uvećana čak 42%
Komentari
Ilustracija (Foto: Pixabay / Jill_J_Jenkins)
Beton je, doslovno, temelj savremenog sveta.
Gotovo svaki građevinski projekat na svetu koristi ovaj materijal u nekom obliku. Postoji, međutim, jedan problem, i to veliki: proizvodnja jednog od njegovih ključnih sastojaka – cementa – izuzetno je štetna po životnu sredinu.
Zagrevanje i prerada krečnjaka radi proizvodnje cementa jedan je od najvećih izvora emisije ugljen-dioksida u svetu, pa je razumljivo što naučnici tragaju za načinima da ublaže taj problem.
Istraživači koje predvodi građevinski inženjer Raguveš Tivari sa Univerziteta Manipal u Džajpuru, u Indiji, možda su pronašli genijalno rešenje koje bi moglo istovremeno da pomogne u rešavanju dva ekološka problema.
Dodavanjem biouglja napravljenog od mulja ljudskog fekalnog otpada, koji se prerađuje u postrojenjima za tretman fekalnog mulja, dobili su beton koji, kako navode u radu prihvaćenom za objavljivanje u časopisu Scientific Reports, "pokazuje značajna poboljšanja svojstava betona".
Beton svoju izuzetnu upotrebljivost duguje kombinaciji različitih svojstava. Dok je vlažan, može da se oblikuje i izliva u gotovo bilo koji oblik, a nakon očvršćavanja postaje materijal dovoljno jak da izdrži ogromna opterećenja i dovoljno trajan da opstane decenijama – ili čak milenijumima.
Obično se pravi od nekoliko sastojaka u tačno određenim količinama: peska, šljunka, vode i cementa, koji se prvenstveno proizvodi od krečnjaka.
Nažalost, odnos tih sastojaka veoma je osetljiv – promena njihove ravnoteže ili zamena dela cementa nekim drugim materijalom može da proizvede beton koji nije toliko čvrst ili trajan kao uobičajeni. Kao građevinski materijal neće biti od velike koristi ako doslovno popuca pod pritiskom.
Jedna od sve perspektivnijih zamena za cement jeste biougalj, materijal bogat ugljenikom koji se dobija zagrevanjem organske materije u sredini sa malo kiseonika.
Prednost biouglja je u tome što može da se proizvodi od mnogih vrsta organske materije.
A ljudi proizvode prilično veliku količinu organske materije – i do oko 400 grama izmeta po osobi dnevno. Na pojedinačnom nivou to ne deluje mnogo, ali kada to pomnožite sa nekoliko miliona ljudi, gotovo je zapanjujuće koliko su naši kanalizacioni sistemi zapravo efikasni.
U svakom slučaju, sve te tone izmeta koje se svakodnevno proizvedu moraju negde da završe – i tu stvari počinju da se povezuju.
U Indiji su uspostavljena postrojenja za tretman fekalnog mulja kako bi se ljudski otpad bezbedno zbrinjavao, a taj otpad pirolizom može da se pretvori u biougalj. Istraživači su zato zaključili: ako su biougalj od piljevine, drveta, pirinčane ljuske i drugih materijala efikasni u proizvodnji betona – zašto ne bismo probali i sa ljudskim izmetom?
Da bi to proverili, Tivari i njegove kolege nabavili su biougalj proizveden od fekalnog mulja u postrojenju za preradu u Varangalu, u Indiji.
Za proizvodnju biouglja, fekalni mulj se najpre suši, a zatim zagreva u sredini sa malo kiseonika na temperaturama između 350 i 450 stepeni Celzijusa. Tako dobijeni biougalj potom se melje i prosejava dok se ne dobije fini prah.
Istraživači su tim prahom zamenili različite količine cementa – pet, 10 i 15 odsto – u konvencionalnom betonu, a zatim su dobijeni beton podvrgli nizu ispitivanja kako bi utvrdili njegove karakteristike.
I, koliko god neverovatno zvučalo, mala količina ljudskog izmeta učinila je beton boljim.
Istraživači su merili skupljanje, čvrstoću na pritisak, čvrstoću na savijanje, upijanje vode i poroznost različitih mešavina – i tu su rezultati postali posebno zanimljivi.
U celini gledano, najčvršći beton uglavnom je dobijen kada je pet odsto cementa zamenjeno biougljem od fekalnog mulja.
Međutim, takav beton imao je još jednu zanimljivu osobinu: nastavio je značajno da dobija na čvrstoći tokom očvršćavanja. Istraživači navode da je posle 91 dana mešavina sa pet odsto biouglja zabeležila prosečno povećanje čvrstoće na pritisak od 20 odsto i čvrstoće na savijanje od 36 odsto.
Kada je biougljem zamenjeno 10 odsto cementa, ta povećanja bila su još veća: 21 odsto kada je reč o čvrstoći na pritisak i čak 42 odsto kada je reč o čvrstoći na savijanje.
Pritom, čini se da povećanje čvrstoće nije išlo na štetu drugih svojstava koja je tim ispitivao.
Sa pet odsto biouglja beton je uglavnom upijao manje vode i imao manju poroznost od konvencionalnog betona, dok je i skupljanje prilikom sušenja bilo manje. Sa 10 odsto biouglja njegove karakteristike i dalje su bile u velikoj meri uporedive sa običnim betonom.
Ali, kao i obično, može se preterati – pa i sa izmetom.
Kada je 15 odsto cementa zamenjeno biougljem, beton je i dalje postajao čvršći tokom očvršćavanja, ali je njegova ukupna čvrstoća zaostajala za verzijama sa pet i 10 odsto.
Zašto onda dodavanje male količine materijala dobijenog od ljudskog izmeta čini beton čvršćim?
Istraživači smatraju da je reč o kombinaciji nekoliko efekata. Kao prvo, biougalj od fekalnog mulja izuzetno je porozan i ispunjen sitnim šupljinama koje mogu da upijaju vodu i postepeno je oslobađaju dok beton očvršćava.
Na taj način čestice biouglja praktično postaju sićušni unutrašnji rezervoari, obezbeđujući vodu potrebnu za hemijske reakcije koje dovode do očvršćavanja i jačanja cementa.
Međutim, materijal dobijen od izmeta ne služi samo za zadržavanje vode.
Biougalj je bogat silicijum-dioksidom, koji može da reaguje sa jedinjenjima nastalim tokom očvršćavanja cementa i stvori dodatne kalcijum-silikate, koji doprinose čvrstoći betona.
Drugim rečima, reč je o pucolanskoj reakciji – istoj širokoj grupi hemijskih reakcija koja je čuveno korišćena u drevnom rimskom betonu, samo što se ovoga puta umesto vulkanskog materijala koji su koristili Rimljani upotrebljava materijal dobijen od ljudskog izmeta.
Na kraju, sitne čestice biouglja mogu da popune praznine u betonu i poboljšaju način na koji se njegovi sastojci međusobno uklapaju i povezuju.
Istraživači su rezultat mogli da vide i pod mikroskopom. Beton koji je sadržao pet odsto biouglja imao je gušću i čvršće povezanu strukturu od konvencionalnog betona.
Međutim, kod udela od 15 odsto ta struktura je počela da se pogoršava – pojavljivalo se više pora, pukotina i područja u kojima su sastojci bili slabije povezani.
Naravno, to ne znači da ćemo već sutra početi da gradimo nebodere od ovakvog betona. Istraživači napominju da su potrebna dodatna ispitivanja kako bi se utvrdilo kako se materijal ponaša u stvarnim uslovima, poput ciklusa smrzavanja i odmrzavanja, izloženosti soli i ekstremnim temperaturama.
Tu je i pitanje akumulacije teških metala, što je poznat problem kod kanalizacionog mulja. Vezivanje potencijalno štetnih teških metala u betonu moglo bi da bude prednost, ali još nije poznato koliko će oni uspešno ostati zarobljeni u materijalu, niti da li bi vremenom mogli da se ispiraju i dospeju u životnu sredinu.
Studija takođe nije procenila uticaj ove metode na emisije ugljen-dioksida.
Ipak, zamena čak i malog dela cementa u betonu materijalom napravljenim od otpada koji ljudi proizvode u praktično neiscrpnim količinama mogla bi istovremeno da pomogne u rešavanju dva problema.
A ako postoji nešto na šta možemo da računamo da će ljudi dosledno proizvoditi u velikim količinama – onda je to svakako izmet.
Komentari
Vaš komentar
Naš izbor
Rubrike za dalje čitanje
Potpuna informacija je dostupna samo komercijalnim korisnicima-pretplatnicima i neophodno je da se ulogujete.
Pratite na našem portalu vesti, tendere, investicione projekte, grantove i pravnu regulativu.
Registracija na eKapiji vam omogućava pristup potpunim informacijama i dnevnom biltenu
Naš dnevni ekonomski bilten će stizati na vašu mejl adresu krajem svakog radnog dana. Bilteni su personalizovani prema interesovanjima svakog korisnika zasebno,
uz konsultacije sa našim ekspertima.