Köztudott, hogy a zöldségek egészségesek, jót tesznek az emberekkel, de az erősebb és zöldebb épületek létrehozásának kulcsai is lehetnek. A Lancaster Egyetem mérnökei a Cellucomp Ltd UK ipari partnereivel együttműködve azt kutatják, hogyan lehet a betonkeverékeket megerősíteni és környezetbarátabbá tenni a gyökérzöldségek, így a sárgarépa rostjaiból kivont „nanoplateletek” hozzáadásával.
A munka, amelyet az Európai Unió Horizont 2020 programja 195 000 font támogatással ösztönöz, a korai tesztek eredményeire épül. Ezek azt mutatták, hogy a cukorrépából vagy sárgarépából származó nanolemezkéket tartalmazó betonkeverékek jelentősen javítják a beton mechanikai tulajdonságait.
Olcsóbb, mint a grafén
Az is kiderült, hogy ezek a növényi kompozit betonok felülmúlják a kereskedelemben kapható összes cementadalékanyagot, például a grafént és a szén nanocsöveket, ráadásul jóval alacsonyabb költséggel.
A gyökérzöldség nanopalacsinták egyszerre hatnak úgy, hogy növelik a kalcium-szilikát-hidrát – a beton teljesítményét szabályozó fő anyag – mennyiségét, és megállítják a betonban megjelenő repedéseket.
A beton teljesítményének növelésével kisebb mennyiségre van szükség az építkezés során.
A környezetromboló portlandcement helyett
Az építőipar sürgősen keresi a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésének módjait. A beton egyik fő összetevőjének, a közönséges portlandcementnek az előállítása nagyon szén-dioxid-intenzív – előállítása a teljes globális CO2-kibocsátás nyolc százalékát teszi ki. Az előrejelzések szerint ez a szám a következő 30 évben megduplázódik a növekvő kereslet miatt.
A koncepciót igazoló vizsgálatok azt mutatták, hogy a gyökérzöldség nanopalacsinták hozzáadása 40 kg közönséges portlandcement megtakarítását eredményezte köbméterenként – ami 40 kg CO2-megtakarítást jelent ugyanilyen térfogat esetében. Ennek oka, hogy a gyökérzöldség-keverék nagyobb szilárdsága miatt kisebb betonrészekre van szükség az épületekben.
Gyökérzöldség vs. szén-dioxid-kibocsátás
Mohamed Saafi professzor, a Lancaster Egyetem mérnöki tanszékének vezető kutatója úgy véli, hogy a gyökérzöldségből készült beton zöldségekkel nagyban hozzájárulhat az építkezések szén-dioxid-kibocsátásának csökkentéséhez.
Elmondta: „Az új technológiáknak köszönhetően a szén-dioxid-kibocsátás is növekedni fog: Ezek az újszerű cement nanokompozitok úgy készülnek, hogy a közönséges portlandcementet az élelmiszeriparból származó gyökérzöldség-hulladékból kivont nanopalacsintákkal kombinálják.
„A kompozitok nemcsak mechanikai és mikroszerkezeti tulajdonságaik tekintetében jobbak a jelenlegi cementtermékeknél, hanem kisebb mennyiségű cementet is használnak fel. Ez jelentősen csökkenti mind a cementgyártáshoz kapcsolódó energiafogyasztást, mind a CO2-kibocsátást.”
Korróziómegelőzés, élettartam-növelés
A növényi cementalapú kompozitokról azt is megállapították, hogy sűrűbb mikroszerkezettel rendelkeznek. Ez fontos a korrózió megelőzésének és az anyagélettartam növelésének szempontjából.
A kutatási projektben azt is vizsgálják, hogy a növényi nanopalacsintákból készült nagyon vékony lemezeket a meglévő betonszerkezetekhez adják hozzá, hogy megerősítsék azok szilárdságát. A kutatók úgy vélik, hogy a növényi nanoszál-alapú lapok felülmúlják a meglévő alternatívákat, például a szénszálat. Ez részben azért van így, mert a lemezekkel megerősített betongerendák jobban tudnak majd hajlani, ami segíthet a potenciálisan káros erők elterelésében.
A kétéves kutatási projekt a koncepciót igazoló vizsgálatok eredményei mögött álló tudományt fogja vizsgálni, hogy teljesebb képet kapjunk arról, hogyan javítják a növényi nanorostlemezes szálak a betonkeveréket. A kutatók a beton teljesítményének optimalizálására is törekednek majd, hogy olyan keveréket állíthassanak elő, amelyet az építőiparban is fel lehet használni.
Festékeknél már használják
A Cellucomp Ltd. már használ gyökérzöldségekből származó rostokat tartósabb festékek előállításához.
Dr. Eric Whale a Cellucomp Ltd-től elmondta: „Izgatottan várjuk, hogy folytassuk együttműködésünket Saafi professzorral, és új alkalmazásokat fejlesszünk ki anyagaink számára, ahol környezeti és teljesítménybeli előnyöket tudunk biztosítani.”
(Forrás: lancaster.ac.uk)
