Технології

Вчені показали, як будуть виглядати «надруковані» на 3D-принтері будинки з грунту

Будівельна галузь в цей час стикається з двома серйозними проблемами: попит на стійку інфраструктуру і необхідність ремонту будівель, мостів і доріг, які приходять в непридатність. Хоча бетон є кращим матеріалом для багатьох будівельних проєктів, він залишає значний вуглецевий слід, що призводить до нових відходів і великої витрати енергії. Сьогодні дослідники повідомляють про прогрес у створенні екологічно безпечного будівельного матеріалу з місцевого ґрунту з використанням 3D-принтера для створення несучої конструкції. Вчені представлять свої результати на віртуальних зборах і виставці Американського хімічного товариства (ACS).

«Вплив будівельної галузі на навколишнє середовище викликає все більше занепокоєння. Деякі дослідники звернулися до адитивного виробництва або побудови структур шар за шаром, що часто робиться за допомогою 3D-принтера. Цей прогрес почав перетворювати сектор будівництва з точки зору скорочення відходів, але матеріали, що використовуються в процесі, також повинні бути екологічними,» — твердить Сарбаджіт Банерджі, доктор філософії, головний дослідник проєкту

Наприклад, будівельні проєкти з використанням бетону продемонстрували потенціал адитивного виробництва будівельних конструкцій швидко і дешево. Проте, за даними Міжнародного енергетичного агентства, виробництво бетону є причиною приблизно 7% викидів вуглекислого газу.

Історично люди будували з місцевих матеріалів, таких як саман, але перехід до бетону викликав безліч екологічних проблем. Основна думка вчених полягала в тому, щоб повернути час назад і знайти спосіб адаптувати матеріали «з наших дворів» в якості потенційної заміни бетону, пояснюють дослідники.

Перевага використання місцевого грунту в будівництві полягає в тому, що матеріали не потрібно буде виробляти і транспортувати на будівельний майданчик, що знижує як витрати, так і шкоди навколишньому середовищу. Також кажуть, що адитивне виробництво з використанням грунту одного разу може бути використано за межами Землі для створення поселень на Місяці або навіть Марсі.

Грунт зазвичай класифікується по шарам матеріалів, які вона включає, починаючи з верхнього органічного шару, де ростуть рослини, і закінчуючи твердою основою земної кори. Під початковим органічним шаром знаходиться глина, яка надає грунту пластичний характер, який дослідники використовували в своєму проєкті.

Дослідники почали зі збору зразків ґрунту на задньому дворі свого колеги і обробки матеріалу з новою екологічно чистою добавкою, щоб він зв’язувався разом і легко піддавався екструзії через 3D-принтер. Оскільки грунти сильно розрізняються залежно від місця розташування, їх мета полягала в тому, щоб мати хімічний «інструментарій», який міг би перетворити будь-який тип ґрунту в придатний для друку будівельний матеріал.

Вчені розробили метод 3D-друку конструкцій з місцевого ґрунту

Наступним кроком було переконатися, що суміш витримує навантаження, а це означає, що конструкція може витримати вагу шарів, а також інших матеріалів, які використовуються в будівництві, таких як арматура і ізоляція. Щоб допомогти в цьому, дослідники посилили глиняну суміш, «застебнувши» мікроскопічні шари на її поверхні, щоб запобігти поглинанню води і розширення, яке може поставити під загрозу друковану структуру. За допомогою цього методу дослідники показали, що матеріал може утримувати вдвічі більшу вагу, ніж немодифікована глиняна суміш.

Потім команда вчених планує поліпшити несучу здатність грунту, щоб розширити свої випробувальні конструкції і максимально наблизитися до заміни бетону. Крім того, вони збирають дані, щоб зрозуміти, чи є ці тривимірні друковані конструкції такими ж екологічно чистими, як вони припускають, особливо з точки зору вуглецевого сліду і потенціалу вторинної переробки. Як тільки вони отримають краще уявлення про хімічний склад, функціональності і можливості будівництва з використанням місцевих ґрунтів, то планують продовжити вивчення використання цієї технології за межами нашої планети.

Натхнення: hightech.fm

Кнопка «Наверх»