A tengeri alga egyik eleme stabillá és könnyen formázhatóvá teszi a kitermelt földet. Az építőipar fenntartható, könnyen hozzáférhető és olcsó alapanyagot nyerhet.
A termeszek monumentális várakat, a darazsak bonyolult fészkeket, egyes tengeri férgek pedig sziklaszilárd zátonyokat építenek – modern kötőanyagok nélkül. A Colorado Boulder Egyetem kutatói e természetből vett mintákat kezdték el kutatni, hogy leutánozzák az állatok „titkát”, ami a nyálukban található biopolimerekben rejlik. Ezek az anyagok erős ragasztóként tartják össze a talajt és a homokot, így adja magát a kérdés, hogy a mesterséges változatuk miként válhatna a fenntarthatóbb 3D nyomtatás alapanyagává – elsősorban az építőipar területén.
A szakemberek öt különböző, az élelmiszeriparból ismert biopolimert teszteltek, hogy megtalálják az összetevőt, amely az agyagos földet alkalmassá teszi a gépi megmunkálásra.
Vizsgálták a hüvelyesekből származó guargumit, a szentjánoskenyérmag-lisztet, a kassziagumit, valamint a cukorerjesztéssel készült xantángumit. Bár a szentjánoskenyérmag-liszt rendkívül erős köteléket hozott létre a szemcsék között, a kapott massza annyira sűrű lett, hogy elakasztotta a 3D-nyomtató fúvókáját.
A megoldást végül a tengeri algából kinyert nátrium-alginát hozta el – ezt eredetileg a fagylaltok textúrájának javítására vagy pukkanó teagyöngyök készítésére használják.
„A termeszváraktól a vályogépületekig az állatok és az emberek az idők kezdete óta építkeznek földdel, eddig mégis kevés tudományos kutatás foglalkozott azzal, hogy a földdel építkező élőlények hogyan tervezik meg az alapanyagokat. Mi tudományos eszközökkel akartuk megérteni a folyamatot” – mutatott rá közleményben a kutatást vezető Wil Srubar professzor.
A világon bárhol elérhető, olcsó építőanyag született
A nátrium-alginát különleges módon hat az anyagra: ahelyett, hogy egyszerű ragasztóként viselkedne, megváltoztatja az agyagszemcsék elektromos töltését, emiatt a szemcsék – a mágnesek azonos pólusaihoz hasonlóan – taszítani kezdik egymást, és lehetővé teszik, hogy a keverék akadálytalanul áramoljon a nyomtatási folyamat során.
A bizonyításhoz bányából származó földhöz kevertek mindössze 0,12 százaléknyi nátrium-alginátot. Az eredmény egy olyan építőanyag lett, amelyet 33 százalékkal gyorsabban lehet használni a 3D nyomtatás során, és 25 százalékkal nagyobb nyomást bír ki, mint a biopolimer nélküli változat.
A technológia stabilitását egy 8 milliméter vastagságú fal építésével demonstrálták: a szerkezet még 60 fokos dőlésszög mellett sem omlott le, pedig ez jóval meredekebb, mint például a pisai ferde torony dőlése.
„Az agyag és a homok a Föld legelterjedtebb építőanyagai közé tartoznak, így az általunk kidolgozott tudományos és mérnöki megoldások a világ szinte bármely pontján alkalmazhatók” – hangsúlyozta Srubar. Az eljárás nemcsak az építhetőséget javítja, hanem egy új keretrendszert is ad a tudósok kezébe ad, hogy további biopolimereket teszteljenek a szilárdság növelése érdekében.
Hulladékból modern hőszigetelő
A felfedezés legnagyobb jelentősége a fenntarthatóságban rejlik, hiszen az építkezések során az alapozáskor kitermelt föld nagy részét jelenleg hulladéklerakókba szállítják. Pedig a kutatók szerint ez az anyag helyben újrahasznosítható, ami radikálisan csökkentheti az építőipar ökológiai lábnyomát.
„A földnek, mint építőanyagnak kiváló környezeti előnyei vannak: képes szabályozni a beltéri páratartalmat és megköti a levegőben lévő szennyeződéseket. Hőszigetelőként szintén jól működik: nyáron hűvösen, télen pedig melegen tartja az épületet” – magyarázta Samuel Armistead, a tanszék kutatója.
A módszer alkalmazásával az építők világszerte támaszkodhatnak a saját környezetükben fellelhető erőforrásokra. Mivel a homok és az agyag globálisan hozzáférhető, a tengeri algából nyert összetevő megnyithatja az utat az olcsóbb és környezetkímélőbb lakásépítési technológiák előtt.
Címlapkép: Lola Ben-Alon / Natural Materials Lab
„A Roszatom Műszaki Akadémián képzett szakemberek már most olyan kompetenciákat sajátítottak el, amelyekre az erőművi blokkok üzembe helyezésének minden szakaszában szükség lesz.”