Forskare från University of Tartu och Estonian University of Life Sciences har skapat ett byggmaterial som främst består av torv och oljeskifferaska som kan minska byggkostnaderna för ett privat hus nästan tiofaldigt. Målet var att skapa ett självbärande byggmaterial baserat på lokala naturresurser och avfall som kan användas för 3D-tryckhus upp till två våningar högt direkt på byggarbetsplatsen.

Våtmarker täcker cirka 22 procent av Estlands område, men torven som växer där används inte i stor utsträckning. Endast den torra överdelen av torvlagret har ansetts användbar. Den oanvända delen får förfalla. Denna torv kan också användas på ett ekonomiskt fördelaktigt sätt. Många fraktioner kan separeras från torv, till exempel humiska ämnen och vaxer, och den slutliga återstoden kan till och med användas för framställning av cellulosa.

Den mest populära metoden för brytning av torv är malning. Under fräsning, 10 till 20 mm lager skärs loss från torvfyndigheten och får torka. För att denna metod ska löna sig, de flesta fräsfälten är större än 100 hektar.

Öka avfallets värde

"Än så länge, ingen har tillverkat torvkomposit som byggmaterial eftersom torv förhindrar att många material härdar. I vårt projekt, vi lyckades övervinna denna fråga, "sade Liiv. Istället för det vanliga cementet, forskare från Tartu använder oljeskifferaska som bindemedel i sin blandning. I Estland, uppskattas att cirka 7 miljoner ton oljeskifferaska skapas på ett år, varav endast fem procent återanvänds. Resten deponeras i askbackar och detta skapar betydande miljöföroreningar.

Oljeskifferaska klassificeras som ett farligt avfall eftersom det blir mycket grundläggande när det kommer i kontakt med vatten (pH nästan 13). Dock, aska med ett sådant pH passar bäst för byggmaterial. Det utvecklade materialet är helt ofarligt och säkert för miljön.

Vidare, under testning, forskarna hittade en lösning för att minska inställningstiden från cirka 30 dagar till en dag. Om pH -värdet för en porlösning är under nio, det kommer inte att härda. Detta problem löses med ett mycket högt pH genom att binda kaliumoxiden och alkalimetallerna som finns i oljeskifferaska till olösliga föreningar.

Inuti torven, oljeskifferaska reagerar med humussyror och absorberar koldioxid. På grund av kemiska reaktioner, bindemedlet blir vanlig betong och kalksten. Enligt Toomas Tenno, en professor vid University of Tartus ordförande i kolloidal och miljökemi, nanoserade tillsatser, t.ex. nanosilica eller kiselrök, tillsätts torv och oljeskifferaska för att förbättra deras egenskaper.

"Eftersom partiklarna är mycket små, de löser sig väl och fördelas jämnt över materialet. Kiselrök förbättrar kvaliteten på detta material avsevärt, sa Tenno.

Det tog ungefär ett år innan rätt blandning hittades för materialet som är starkt och har hög värmeledningsförmåga. Efter sista härdningen, materialet är starkt och mycket lätt, har låg värmeöverföring och är hållbar. Även om torv också används som bränsle, det material som utvecklats av forskare är brännbart. Torvmaterialet uppnår sin initiala hårdhet på 24 timmar men förblir elastiskt under betydligt längre tid. Således, det finns inget behov av isolering eller fyllmedel och hela strukturen blir lufttät utan att lägga till något vindskydd. Vidare, det är en bra bullerblockerare.

Eftersom torv och oljeskifferaska inte är särskilt dyra, byggare skulle vara särskilt glada över priset på materialet. Enligt Liiv, forskare beräknade att kostnaden för byggandet av ett husskal tryckt från detta material med en golvyta på 100-150 kvadratmeter kan vara cirka € 5, 000 (jämfört med konstruktionen av skalet av en inramad byggnad med motsvarande storlek, vilket skulle kosta ungefär tio gånger mer).

Vid det här laget, såväl forskning som många tester har slutförts. Problem med materialteknik har lösts framgångsrikt. Torvmaterialet är klart för tillverkning som element, men mycket arbete måste fortfarande göras för 3D-utskrift.