Scienziati dell'Università di Tartu e dell'Università estone di scienze della vita hanno creato un materiale da costruzione costituito principalmente da torba e ceneri di scisto bituminoso che potrebbe ridurre di quasi dieci volte i costi di costruzione di una casa privata. L'obiettivo era creare un materiale da costruzione autoportante basato su risorse naturali e rifiuti locali che potesse essere utilizzato per stampare in 3D case alte fino a due piani direttamente in cantiere.

Le zone umide coprono circa il 22% dell'area dell'Estonia, ma la torba che vi cresce non è molto usata. Solo la parte superiore più secca dello strato di torba è stata ritenuta utilizzabile. La parte inutilizzata viene lasciata a decadere. Questa torba potrebbe anche essere utilizzata in modo economicamente vantaggioso. Molte frazioni possono essere separate dalla torba, ad esempio sostanze umiche e cere, e il residuo finale può essere utilizzato anche per la produzione di cellulosa.

Il metodo più popolare per estrarre la torba è la macinazione. Durante la fresatura, Strati da 10 a 20 mm vengono staccati dal deposito di torba e lasciati asciugare. Perché questo metodo si ripaga, la maggior parte dei campi di macinazione supera i 100 ettari.

Aumentare il valore dei rifiuti

"Finora, nessuno ha prodotto il composito di torba come materiale da costruzione perché la torba impedisce a molti materiali di indurirsi. Nel nostro progetto, siamo riusciti a superare questo problema, " disse Liiv. Invece del solito cemento, gli scienziati di Tartu usano la cenere di scisto bituminoso come legante nella loro miscela. In Estonia, si stima che in un anno vengano create circa 7 milioni di tonnellate di ceneri di scisto bituminoso, di cui solo il 5 per cento viene riutilizzato. Il resto si deposita nelle colline di cenere e questo crea un notevole inquinamento ambientale.

La cenere di scisto bituminoso è classificata come rifiuto pericoloso perché diventa molto basica a contatto con l'acqua (pH quasi 13). Però, la cenere con un tale pH è la soluzione migliore per i materiali da costruzione. Il materiale sviluppato è completamente innocuo e sicuro per l'ambiente.

Per di più, durante i test, gli scienziati hanno trovato una soluzione per ridurre il tempo di presa da circa 30 giorni a un giorno. Se il pH di una soluzione di pori è inferiore a nove, non si indurirà. Questo problema viene risolto da un pH molto elevato legando l'ossido di potassio e i metalli alcalini presenti nelle ceneri di scisto bituminoso a composti insolubili.

Dentro la torba, la cenere di scisto bituminoso reagisce con gli acidi umici e assorbe l'anidride carbonica. A causa di reazioni chimiche, il legante diventa cemento regolare e calcare. Secondo Toomas Tenno, professore alla cattedra di chimica colloidale e ambientale dell'Università di Tartu, additivi nanometrici, per esempio. nanosilice o fumo di silicio, vengono aggiunti alla torba e alle ceneri di scisto bituminoso per migliorarne le proprietà.

"Poiché le particelle sono molto piccole, si dissolvono bene e si distribuiscono uniformemente su tutto il materiale. Il fumo di silicio migliora significativamente la qualità di questo materiale, " disse Tenno.

Ci è voluto circa un anno prima che si trovasse la giusta miscela per il materiale che è forte e ha un'elevata conduttività termica. Dopo l'indurimento finale, il materiale è resistente e molto leggero, ha un basso trasferimento di calore ed è durevole. Anche se la torba viene utilizzata anche come combustibile, il materiale sviluppato dagli scienziati è incombustibile. Il materiale di torba raggiunge la sua durezza iniziale in 24 ore, ma rimane elastico per un tempo considerevolmente più lungo. Così, non c'è bisogno di isolanti o riempitivi e l'intera struttura diventa ermetica senza aggiungere alcuna protezione dal vento. Per di più, è un buon antirumore.

Poiché la torba e la cenere di scisto bituminoso non sono molto costose, i costruttori sarebbero particolarmente felici del prezzo del materiale. Secondo Liiv, gli scienziati hanno calcolato che il costo per la costruzione di un guscio di casa stampato con questo materiale con una superficie del pavimento di 100-150 metri quadrati potrebbe essere di circa € 5, 000 (rispetto alla realizzazione dell'involucro di un edificio intelaiato di dimensioni equivalenti, che costerebbe circa dieci volte di più).

Da adesso, la ricerca e molti test sono stati completati. I problemi con la tecnologia dei materiali sono stati risolti con successo. Il materiale di torba è pronto per la fabbricazione come elementi, ma c'è ancora molto lavoro da fare per la stampa 3D.