Без рук, без топоренка: инновационные строительные материалы

Мы живем в период смены технологического уклада, и небольшие технические чудеса происходят буквально каждый день. Никого уже не удивляет дом, напечатанный на принтере, небоскребы, в прямом смысле касающиеся неба. А как вам дом из грибов? Его придумали в Сингапуре. «Всё о новостройках» изучил перспективы строительных материалов – существующих и перспективных.

Без рук, без топоренка: инновационные строительные материалы

Из грибов и бумаги

Вернее, целлюлозы. Недавно исследователи продемонстрировали использование целлюлозы для изготовления крупных 3D-объектов.

Целлюлоза является одним из самых распространенных органических соединений на Земле, в том числе и среди промышленных отходов. Тем не менее, несмотря на многолетние обширные исследования, использованию целлюлозы для изготовления 3D-объектов по-прежнему мешает множество нерешенных проблем, которые ограничивают ее практические применения: производные с огромными загрязняющими эффектами, используемые в сочетании с пластмассами, отсутствие масштабируемости и высокая себестоимость.

Однако исследователи из Сингапурского университета технологии и дизайна (Singapore University of Technology and Design, SUTD) недавно продемонстрировали использование целлюлозы для производства крупных 3D-объектов. Их подход расходится с общей ассоциацией целлюлозы с зелеными растениями и вдохновлен такими организмами, как грибоподобные оомицеты. В используемом материале небольшие количества хитина чередуются между целлюлозными волокнами, в результате эти материалы (англ. fungal-like adhesive material, FLAM) прочные, легкие и недорогие и могут быть отлиты или обработаны с использованием технологий деревообработки.

По словам ученых, это революционное производство представляет дешевую, возобновляемую и биоразлагаемую альтернативу пластику.

Новый материал FLAM (аббр. от англ. «грибоподобный клеящий материал») получился объединением одних из самых распространенных биологических полимеров на Земле: целлюлозы и хитина. Между волокнами целлюлозы ученые смогли ввести небольшое количество хитина, который составляет основу для жесткости стенок грибных клеток и панцирей насекомых и ракообразных.

В статье, опубликованной в научном журнале Nature, FLAM называют экологичной альтернативой пластмассам, недорогим решением с низким уровнем загрязнения, которое не требует участия в производстве пластмасс:

«Этот материал полностью экологически устойчив, поскольку для его использования не используются органические растворители или синтетические пластмассы. Он масштабируемый в производстве и не требует специального оборудования. FLAM также полностью разлагается в естественных условиях».

По словам исследователей, стоимость FLAM сопоставима с пластмассами и в 10 раз ниже цена на обычные нити для 3D-печати.

Из мусора

Но, похоже, китайские специалисты нашли еще более дешевый способ – печатать дома из мусора. Строительного. Таким образом специалисты компании Winsun намерены решить сразу две проблемы. Помимо создания недорогих домов проект даст вторую жизнь строительному мусору и отходам промышленного производства – именно из этого создаются дома.

А что бетон?

«Через 15 лет бетон просто запретят», – так инвестор небоскреба из дерева призвал готовиться к новым реалиям.

Революцию предвещает Артур Бушарт, заказчик самого высокого здания из дерева, которое закончат в 2018 году в Норвегии. По словам девелопера, из-за вреда атмосфере люди будут вынуждены отказаться от материалов на основе цемента в пользу экологичных решений, подобных клееной древесине.

Неэкологичные материалы будут запрещены законодательно, подобно машинам на бензине и дизельном топливе, считает застройщик.

Планете нужна альтернатива бетону, производство которого обходится атмосфере слишком дорого. По данным издания Quartz, ежегодно в мире производят 4,2 трлн кг цемента, и с каждого 1 кг смеси в атмосферу выбрасывается 0,5 кг углекислого газа.

Проблема в самом процессе: чтобы получить цемент, нужно нагревать известняк до температуры свыше 1 000 ˚С. И эта технология генерирует до 90 % мирового объема выбросов углекислого газа от промышленных процессов. Поэтому нужно либо переходить на дерево и другие экологичные материалы, либо придумать альтернативную смесь, которая не будет так сильно влиять на атмосферу.

Назад, к дереву

Кстати, башня Mjostarnet, которую возводит компания Moelven, превысит 80 м в высоту и будет полностью деревянной. В этом ее отличие от большинства других проектов гибридной технологии, где дерево работает вместе с конструктивными элементами из железобетона или стали. В Норвегии и ядро, и несущий остов, и перекрытия будут из дерева. И все ради того, чтобы заранее наработать базу, когда мир будет вынужден перейти на этот материал.

Отдельные успешные эксперименты уже есть, и разработчики из США считают возможным использовать древесину для строительства зданий высотой до 30 этажей.

Первый из современных жилых домов, построенный из дерева по современным технологиям деревянного домостроения (из пятислойных деревянных клеевых панелей), имеет 9 этажей и 30 м высоты. Этот дом стоит в Лондоне, в нем 29 жилых квартир и офисы на первом этаже.

Альтернативный цемент

Но есть и другие варианты, например, Solidia – новый состав цемента, который разрабатывают в США с 2008 года. Его создатели придумали, как отказаться от главного проблемного элемента, известняка. И даже больше: смесь Solidia еще и потребляет часть углекислого газа при затвердевании.

Вместо известняка для смеси применяют синтетическую версию волластонита, схожего по составу минерала. Он был известен и советской промышленности, но Solidia смогла разработать экономичную формулу для массового производства. С такой смесью выбросы сокращаются на 70 %. А учитывая и дальнейшее поглощение, весь цикл производства стремится к нулевому вреду природе.

Кстати, цементные корпорации сами вкладываются в развитие новых материалов. Вернее, их заставляют инвесторы: чем больше вреда экологии приносит индустрия, тем менее выгодным становится подобный актив. Поэтому четвертый производитель цемента в мире поставил себе цель к 2030 году стать нейтральным. А главный игрок на рынке – LafargeHolcim – не только инвестировал средства в Solidia, но и предоставил свои мощности для экспериментов.

Компании удалось выпустить 10 тонн смеси и доказать, что и на существующих производствах возможно настроить новую систему. Осталось дело за производителями бетона. Две крупных компании в США уже используют технологию, и как только их будет десять, производство экологичного цемента без вреда атмосфере можно будет начинать в мировых масштабах. В Solidia считают, что до этого перехода осталось всего несколько лет.

Или еще вариант. Канадская компания CarbonCure Technologies разработала инновационную технологию производства бетона путем связывания диоксида углерода. Эта технология уменьшит вредные выбросы и может совершить революцию в строительной отрасли.

Для производства бетонных блоков используется углекислый газ, выбрасываемый такими крупными предприятиями, как нефтеперерабатывающие заводы и заводы по производству удобрений.

Новая технология позволяет добиться тройного эффекта: бетон будет дешевле, прочнее и экологически безопаснее. 100 тыс. таких бетонных блоков смогут абсорбировать столько же углекислого газа, сколько усвоят за год 100 взрослых деревьев.

Есть и совершенно фантастические проекты – дома изо льда или огнестойкой соломы, дома, левитирующие во время землетрясения. Это пока фантастика. Но вот дом из целлюлозы с грибами – дело недалекого будущего.

Комментарии (0)

Оставить комментарий

Вы комментируете как Гость.

Важное