Нет ничего более человечного, чем попытка превратить проблемы в возможности. И какая проблема более повседневна и всеобща, чем отходы нашего тела? В то время как большинство из нас думают, что моча — это просто нечто, от чего нужно избавиться, группа исследователей изШтутгартский университет у него была блестящая и несколько провокационная интуиция: использовать его в качестве сырья для производства строительных материалов. В мире, отчаянно ищущем альтернативы традиционному бетону, ответственны примерно за 8% мировых выбросов CO2, эта странная идея может оказаться блестящей. Благодаря процессу биоминерализации богатая мочевиной моча становится ключевым ингредиентом биобетона с впечатляющими механическими свойствами и существенно сниженным экологическим следом.
Идея, которая быстро «затвердевает»
Цементная промышленность Это гигант-загрязнитель, который не проявляет никаких признаков замедления своей активности. Ежегодно в мире производится около 4 миллиардов тонн цемента., что имеет разрушительные последствия для окружающей среды. Профессор Лучио Бландини, директор Института легких конструкций и концептуального проектирования (ILEK) при Штутгартском университете, подчеркивает тревожный факт (который, если вы следите за нами, вы уже знаете):
Обычный бетон обычно обжигается при температуре около 1.450 градусов. Это потребляет много энергии и выбрасывает большое количество парниковых газов.
Для решения этой проблемы три института Штутгартского университета объединили усилия для разработки биобетона — инновационного материала, производимого с помощью микробных процессов. Меня особенно поразила изобретательность этого процесса: Они смешивают порошок, содержащий бактерии, с песком, помещают его в форму, а затем в течение трех дней в автоматическом процессе орошают обогащенной кальцием мочой. Расщепление мочевины бактериями в сочетании с добавлением кальция вызывает рост кристаллов карбоната кальция, которые затвердевают в смеси.
От мочи до фундамента
Первые полученные образцы демонстрируют многообещающие свойства. Команда достигла прочность на сжатие более 50 мегапаскалей, что значительно превышает прочность ранее доступных строительных материалов, полученных методом биоминерализации. С помощью мочевины в искусственной моче было достигнуто сопротивление 20 мегапаскалей, в то время как с настоящей человеческой мочой значение было 5 мегапаскаль (бактерии теряют активность в течение трехдневного периода минерализации).
По оценкам исследователей, сопротивления в 30–40 мегапаскалей будет достаточно для строительства двух-трехэтажных зданий. В настоящее время они проводят испытания на замораживание и оттаивание, чтобы определить, можно ли использовать материал на открытом воздухе. Майя СмирноваИсследователь из ILEK объясняет, что конечный продукт по химическому составу похож на натуральный известковый песчаник и может принимать различные формы, максимальная глубина (на данный момент) составляет 15 сантиметров.
Круговая экономика: немного туалета, немного стройки
Преимущество этого подхода заключается не только в сокращении выбросов CO2, но и в интеграции в экономику замкнутого цикла. В своем исследовании, опубликованном здесьГруппа разработала концепцию, показывающую, как можно отделить и обработать мочу из части сточных вод в местах с большим скоплением людей, например, в аэропорту, чтобы использовать ее в качестве сырья для производства биобетона. В то же время этот процесс может извлекать ценные вторичные вещества из сточных вод для производства сельскохозяйственных удобрений. Бландини указывает на то:
Производя два продукта одновременно, мы увеличиваем экологические преимущества.
Решение, которое превращает проблему (удаление сточных вод) в двойную возможность: строительные материалы и удобрения. Идеальный пример кругового мышления.
Следующие шаги: от теории к практике
После успешного завершения предварительных исследований проект был продлен на три года Министерство науки, исследований и искусств земли Баден-Вюртемберг. В ходе дальнейших лабораторных испытаний исследователи планируют выявить в моче человека вещества, которые оказывают негативное влияние на активность бактерий и, следовательно, на качество биобетона.
На этой основе будет оптимизирован производственный процесс. Команда вместе с Центр органического сельского хозяйства при Университете Хоэнхайма, также занимается одновременным производством удобрений. После завершения лабораторных испытаний концепция будет проверена в реальных условиях: в аэропорту Штутгарта планируется построить пилотную установку, где моча будет собираться и перерабатываться в биобетон и удобрения.
Хотите верьте, хотите нет, но наше городское будущее может быть построено из того, что мы бездумно выбрасываем сегодня. Мне нравится думать, что это исследование прекрасно демонстрирует способность человека видеть ресурсы там, где другие, включая нас самих, видят только отходы.
