Wytrzymuje o 42% większe obciążenia. Badacze udowodnili, że można stworzyć beton z ludzkich odchodów

Współczesna cywilizacja betonem stoi – znajdziemy go w niemal każdym projekcie budowlanym na Ziemi. Niestety, jego kluczowy składnik, czyli cement, powstaje w procesie wypalania wapienia. To czyni ten sektor jednym z największych emitentów gazów cieplarnianych na świecie (odpowiada za około 8% globalnej emisji CO₂).

Od lat naukowcy próbują modyfikować klasyczne proporcje piasku, żwiru i wody w poszukiwaniu ekologicznej alternatywy dla cementu. Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie „Scientific Reports” dowodzą, że rozwiązanie dwóch problemów ludzkości – zanieczyszczenia klimatu oraz globalnej utylizacji ścieków – możemy mieć dosłownie pod ręką. W naszych toaletach.

Biowęgiel z oczyszczalni ścieków. Wielka moc w toaletach

Zespół kierowany przez dr. Raghuvesha Tiwari z Manipal University Jaipur w Indiach postanowił wykorzystać biowęgiel pozyskiwany z osadów kałowych. W specjalnych zakładach oczyszczania ludzkie odchody są suszone, a następnie poddawane pirolizie – podgrzewaniu w temperaturze ok. 400°C przy minimalnym dostępie tlenu. Powstały w ten sposób czarny, w pełni sterylny proszek wykorzystano do zastąpienia od 5 do 15% tradycyjnego cementu w laboratoryjnych próbkach betonu.

Okazało się, że nowa mieszanka nie tylko sprawnie wiąże, ale wręcz zyskuje wytrzymałość wraz z upływem czasu. Po 91 dniach dojrzewania próbki zawierające 10% biowęgla wykazały wzrost wytrzymałości na zginanie o rewelacyjne 42% oraz wytrzymałości na ściskanie o 21% w stosunku do tradycyjnego odpowiednika.

Wewnętrzne rezerwuary wody

Dlaczego ten nietypowy dodatek tak dobrze działa? Badacze wskazują na współdziałanie kilku mechanizmów. Po pierwsze, biowęgiel ma silnie porowatą strukturę, przez co dobrze wchłania wodę i oddaje ją stopniowo wewnątrz schnącego materiału. Te wewnętrzne rezerwuary wilgoci wspomagają utwardzanie betonu.

Starożytni Rzymianie znali tę tajemnicę

Chodzi też o samą chemię. Zespół badawczy udowodnił, że proszek ze spalonych osadów jest niezwykle bogaty w krzemionkę. Wchodzi ona z cementem w tzw. reakcje pucolanowe, tworząc superwytrzymałe krzemiany wapnia.

To dokładnie ten sam, fascynujący proces chemiczny, który zapewnił legendarną długowieczność starożytnemu betonowi rzymskiemu. Rzymianie, budując wytrzymałe mury i kopułę Panteonu, używali w tym celu popiołu wulkanicznego spod Wezuwiusza.

Dziś inżynierowie udowadniają, że podobne, genialne właściwości spajające mają w pełni przetworzone ludzkie fekalia. Co więcej, rutynowe obserwacje pod mikroskopem elektronowym potwierdziły, że optymalna dawka biowęgla tworzy w nowym betonie strukturę gęstszą i bardziej zwartą niż ma to miejsce w przypadku standardowych, nowoczesnych mieszanek.

Wieżowce ze ścieków?

Obserwacje pod mikroskopem potwierdziły, że optymalna (5-procentowa) dawka biowęgla tworzy strukturę gęstszą i bardziej zwartą niż standardowy beton. Choć eksperci zaznaczają, że zanim z ekologicznego betonu powstaną drapacze chmur, materiał musi przejść testy odporności na mróz czy zasolenie. Ważne będzie też upewnienie się, czy metale ciężkie ze ścieków nie wyciekają z bryły. Być może rozpoczyna się jednak właśnie nowa era w zrównoważonym budownictwie, która częściowo będzie bazować na darmowym surowcu, którego – jako ludzkość – nigdy nie przestaniemy produkować.

Źródła: Scientific Reports, Science Alert

Szukasz więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler.

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.