Η χρήση ανθρώπινων περιττωμάτων κάνει το σκυρόδεμα έως και 42% ισχυρότερο

Τι διαπίστωσαν οι επιστήμονες 

Ινδοί επιστήμονες αξιοποίησαν ανθρώπινα περιττώματα για την παρασκευή μιας νέας μορφής σκυροδέματος, ανακαλύπτοντας πως σε περιορισμένες ποσότητες μπορούν να υποκαταστήσουν τμήμα του τσιμέντου και παράλληλα να ενισχύσουν την ανθεκτικότητα του δομικού υλικού.

Συγκεκριμένα, οι επιστήμονες μετέτρεψαν σε βιοκάρβουνο την ανθρώπινη ιλύ, δηλαδή το υλικό που προκύπτει από τη συλλογή και επεξεργασία περιττωμάτων σε ειδικές εγκαταστάσεις διαχείρισης αποβλήτων, αναφέρει το Science Alert.

Η μελέτη, που έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στο περιοδικό Scientific Reports, δείχνει ότι η προσθήκη αυτού του βιοκάρβουνου θα μπορούσε να συμβάλει ταυτόχρονα στη διαχείριση των αποβλήτων και στη μείωση της χρήσης τσιμέντου, η παραγωγή του οποίου αποτελεί σημαντική πηγή εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα.

Δοκιμές με βιοκάρβουνο

Η ομάδα, με επικεφαλής τον πολιτικό μηχανικό Raghuvesh Tiwari από το Πανεπιστήμιο Manipal του Τζαϊπούρ στην Ινδία, προμηθεύτηκε ανθρώπινη ιλύ από μονάδα επεξεργασίας στην πόλη Βαράγκαλ. Το υλικό ξηράνθηκε και στη συνέχεια θερμάνθηκε σε περιβάλλον με λίγο οξυγόνο, σε θερμοκρασίες μεταξύ 350 και 450 βαθμών Κελσίου. Μέσω αυτής της διαδικασίας που ονομάζεται πυρόλυση, τα επεξεργασμένα περιττώματα μετατράπηκαν σε βιοκάρβουνο, ένα πλούσιο σε άνθρακα υλικό.

Το βιοκάρβουνο αλέστηκε σε λεπτή σκόνη και χρησιμοποιήθηκε για να αντικαταστήσει το 5%, το 10% και το 15% του τσιμέντου σε συμβατικά μείγματα σκυροδέματος. Στη συνέχεια οι ερευνητές μέτρησαν, μεταξύ άλλων, τη θλιπτική και καμπτική αντοχή, την απορρόφηση νερού, το πορώδες και τη συρρίκνωση κατά την ξήρανση.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΗ

Τα πέτρινα «σπιτάκια» που βλέπεις ακόμη στα βουνά της Κρήτης – Γιατί οι βοσκοί έχτιζαν μιτάτα

Το βιοκάρβουνο από ανθρώπινα περιττώματα πριν (a) και μετά (b) από την επεξεργασία του για χρήση στο σκυρόδεμα

Συνολικά, το σκυρόδεμα με αντικατάσταση 5% εμφάνισε την καλύτερη συμπεριφορά. Μετά από 91 ημέρες ωρίμανσης, παρουσίασε κατά μέσο όρο αύξηση της θλιπτικής αντοχής κατά 20% και της καμπτικής αντοχής κατά 36%. Στο μείγμα με αντικατάσταση 10%, οι αντίστοιχες αυξήσεις έφθασαν το 21% και το 42%. Παράλληλα, το σκυρόδεμα με 5% βιοκάρβουνο απορροφούσε λιγότερο νερό, είχε μικρότερο πορώδες και παρουσίαζε χαμηλότερη συρρίκνωση κατά την ξήρανση από το συμβατικό σκυρόδεμα. Στο 10%, η συνολική απόδοσή του παρέμενε γενικά συγκρίσιμη με εκείνη του κοινού σκυροδέματος. Όταν όμως το ποσοστό βιοκάρβουνου αυξήθηκε στο 15%, η συνολική αντοχή μειώθηκε σε σχέση με τα μείγματα 5% και 10%.

Γιατί βελτιώνεται το σκυρόδεμα

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι το αποτέλεσμα οφείλεται σε διάφορους μηχανισμούς. Το βιοκάρβουνο είναι ιδιαίτερα πορώδες και μπορεί να συγκρατεί νερό, το οποίο απελευθερώνεται σταδιακά καθώς το σκυρόδεμα ωριμάζει. Έτσι διατηρεί διαθέσιμη υγρασία για τις χημικές αντιδράσεις που συμβάλλουν στη σκλήρυνση του τσιμέντου.

Παράλληλα, περιέχει πυρίτιο, το οποίο μπορεί να αντιδρά με ενώσεις που σχηματίζονται κατά την ωρίμανση και να συμβάλει στη δημιουργία περισσότερων πυριτικών ενώσεων ασβεστίου, οι οποίες ενισχύουν το σκυρόδεμα. Τα πολύ λεπτά σωματίδιά του γεμίζουν επίσης μικροσκοπικά κενά στο υλικό και βελτιώνουν τη συνοχή του.

Η μικροσκοπική ανάλυση επιβεβαίωσε ότι το μείγμα με 5% βιοκάρβουνο είχε πυκνότερη και καλύτερα συνδεδεμένη δομή. Στο 15%, αντίθετα, εμφανίζονταν περισσότερα κενά, ρωγμές και περιοχές με ασθενέστερη σύνδεση.

Η μέθοδος βρίσκεται πάντως ακόμη σε πειραματικό στάδιο. Χρειάζονται περαιτέρω δοκιμές για να διαπιστωθεί πώς συμπεριφέρεται το υλικό σε πραγματικές συνθήκες, όπως σε παγετό, υψηλή αλατότητα ή ακραίες θερμοκρασίες. Υπάρχουν επίσης ερωτήματα για την πιθανή παρουσία βαρέων μετάλλων στην ιλύ και το κατά πόσο αυτά θα παραμένουν εγκλωβισμένα στο σκυρόδεμα με την πάροδο του χρόνου.

Η μελέτη δεν υπολόγισε το συνολικό ανθρακικό αποτύπωμα της μεθόδου. Ωστόσο, δείχνει ότι τα επεξεργασμένα ανθρώπινα περιττώματα θα μπορούσαν να αποτελέσουν πρώτη ύλη για ένα ανθεκτικότερο και ενδεχομένως πιο βιώσιμο σκυρόδεμα.

Πηγή: cnn.gr