یک پروژه آلمانی موفق به تولید مصالح ساختمانی از ادرار شد

به گزارش مجله خبری نگار، تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور لوسیو بلاندینی، رئیس موسسه سازه‌های سبک و طراحی مفهومی (ILEK) در دانشگاه اشتوتگارت، از یک تکنیک زیست‌کانی‌سازی میکروبی استفاده کردند که اوره موجود در ادرار را از طریق یک واکنش باکتریایی به کریستال‌های کربنات کلسیم تبدیل می‌کند.

بلور‌های حاصل، دانه‌های شن را به هم می‌چسبانند و ماده‌ای بادوام و شبیه ماسه‌سنگ تشکیل می‌دهند که برای ساخت عناصر ساختمانی مختلف استفاده می‌شود. این نوآوری به عنوان بخشی از پروژه‌ای به نام SimBioZe ارائه می‌شود که هدف آن مهار ادرار به عنوان یک منبع بکر و تبدیل آن به بخشی از یک زنجیره ارزش دایره‌ای است که شامل «فاضلاب، بتن زیستی و کود» می‌شود.

این پروژه در زمانی انجام می‌شود که جهان در جستجوی جایگزین‌هایی برای سیمان، جزء اصلی بتن، است که سالانه حدود ۴ میلیارد تن تولید می‌شود و به دلیل نیاز به حرارت دادن سنگ آهک تا دمای بالا، به انتشار گاز‌های گلخانه‌ای گسترده کمک می‌کند.

در مقابل، بتن زیستی با انرژی کمتر و انتشار گاز‌های گلخانه‌ای محدود تولید می‌شود و این امر آن را به گزینه‌ای امیدوارکننده در مواجهه با چالش‌های اقلیمی تبدیل می‌کند.

مایا اسمیرنووا، محققی از موسسه ILEK، توضیح داد که این فرآیند با مخلوط کردن باکتری‌ها با شن و ماسه درون یک قالب آغاز می‌شود و سپس مخلوط را طی سه روز با ادرار غنی‌شده با کلسیم شستشو می‌دهند. این باعث تجزیه اوره و رشد کریستال‌های کربنات کلسیم می‌شود و در نهایت ماده‌ای جامد از نظر شیمیایی شبیه به سنگ آهک تولید می‌کند.

استحکام بتن زیستی تولید شده بسته به نوع ادرار مورد استفاده متفاوت بود. این مقدار هنگام استفاده از محلول حاوی اوره با کیفیت بالا به بیش از ۵۰ مگاپاسکال رسید، در حالی که با استفاده از ادرار مصنوعی (که امکان کنترل دقیق اجزای آن، مانند غلظت اوره را فراهم می‌کند و مطالعه تأثیر آن بر واکنش‌های بیولوژیکی، مانند واکنش‌های مورد استفاده در تولید بتن زیستی را تسهیل می‌کند) به ۲۰ مگاپاسکال و با ادرار واقعی انسان به دلیل فعالیت کم باکتری‌ها در طول پردازش، تنها ۵ مگاپاسکال بود.

این تیم قصد دارد مقاومت بتن زیستی را به ۳۰ تا ۴۰ مگاپاسکال افزایش دهد، که برای ساخت سازه‌هایی تا ارتفاع سه طبقه کافی است.

دانشمندان همچنین قصد دارند یک مرکز آزمایشی در فرودگاه اشتوتگارت بسازند تا ادرار جمع‌آوری‌شده از تأسیسات عمومی را پردازش کرده و به مصالح ساختمانی و کود تبدیل کند و مفهوم زیرساخت دایره‌ای را محقق سازد.

با حمایت وزارت علوم، تحقیقات و هنر بادن-وورتمبرگ، این پروژه با بودجه سه ساله جدید وارد مرحله دوم خود شده است و بر بهبود کارایی باکتری‌ها و کیفیت تولید تمرکز دارد.

این تیم در حال حاضر آزمایش‌هایی را برای ارزیابی دوام بتن زیستی در شرایط انجماد و ذوب انجام می‌دهد تا برای استفاده در کاربرد‌های فضای باز آماده شود.

نتایج این مطالعه در مجله npj Materials Sustainability منتشر شده است.

منبع: interesting engineering