В световната дървообработваща промишленост се генерират огромни количества дървесни стърготини като страничен продукт от преработката на дървесина, които често се натрупват, без да има достатъчно възможности за повторна употреба.
По-голямата част от този материал се изгаря за енергия или се изхвърля на депа за отпадъци, където постепенно освобождава натрупания въглерод обратно в атмосферата, без да създава допълнителна стойност. Сега изследователи от ETH Zurich са разработили метод за превръщане на този пренебрегван отпадък в трайни, огнеустойчиви панели.
Чрез комбиниране на пресовани дървесни стърготини с минерално свързващо вещество екипът е създал материал, подходящ за вътрешни и преградни стени, предлагащ по-устойчива алтернатива за строителството, като същевременно намалява промишлените отпадъци.
Използване на минерал, извлечен от отпадъчни води, за създаване на по-безопасни стенни панели
В основата на този нов материал стои струвитът – минерал, който по-често се свързва с пречиствателните станции, отколкото със строителните обекти. Въпреки че обикновено е известен с това, че запушва тръбите, струвитът притежава и присъщи огнеустойчиви свойства, които го правят привлекателен кандидат за приложение в строителството.
Използването му обаче далеч не е лесно: минералът сам по себе си е много крехък, а постигането на хомогенна смес с дървесни частици представлява значително техническо препятствие.
Изследователи от ETH Zurich се справят с този проблем, като се обръщат към биологията и използват ензим, извлечен от семена от диня, за да контролират начина, по който кристалите на струвита се образуват и свързват в композита, което води до по-стабилен и кохезивен материал.
Материалът е по-здрав при натиск, перпендикулярен на влакната, отколкото оригиналната смърчова дървесина, обяснява Рони Кюрштайнер, който разработва процеса в рамките на докторската си дисертация.
В съчетание с високата си пожароустойчивост тези механични характеристики правят материала особено подходящ за приложения в интериора, като вътрешни и преградни стени и други вътрешни елементи, където безопасността и дълготрайността са от решаващо значение.
За да тестват пожароустойчивостта, изследователите от ETH Цюрих работят съвместно с Политехническия университет в Торино, като използваха конусен калориметър. Панелите на базата на струвит се възпламеняват над три пъти по-бавно от необработената смърчова дървесина.
Веднъж изложени на пламък, те бързо образуват защитен слой от въглерод и минерали, който забавя по-нататъшното горене, и както отбелязва Кюрштайнер, материалът ефективно се самозащитава.
Рециклируема алтернатива
Освен пожароустойчивостта си, материалът се отличава и с възможността си за рециклиране. За разлика от конвенционалните плоскости от дървесни частици, свързани с цимент, които обикновено се превръщат в отпадъци, този композитен материал може да бъде разглобен и повторно използван.
След като бъдат премахнати, панелите могат да бъдат механично смлени и нагрети до малко над 100°C (212°F), процес, който отделя амоняк и разделя дървесните стърготини от минералното съдържание. Възстановеният материал след това може да бъде разтворен и преработен, позволявайки прекурсорното съединение нюбериит (newberyite) отново да се формира като твърдо вещество. Този кръгов подход предлага по-устойчив жизнен цикъл за строителните материали, като същевременно намалява строителните отпадъци.
След като бъде възстановен, нюбериитът може да бъде комбиниран отново с дървесните стърготини, за да се произведат нови панели на базата на струвит, като по този начин ефективно се затваря цикълът на материала. Това прави композита силен кандидат за модели на кръгово строителство.
Освен приложенията в строителството, материалът има потенциал и в селското стопанство: той може да функционира като естествен тор, като постепенно освобождава свързан фосфор по контролиран начин, който подпомага растежа на растенията във времето.
В бъдеще екипът планира да усъвършенства процеса и да го мащабира за промишлено производство. Според изследователите по-широкото му приложение в строителния сектор ще зависи до голяма степен от цената на минералното свързващо вещество, което остава ключов фактор за определяне на търговската жизнеспособност на материала.
Източник: InterestingEngineering
