Nemeckí výskumníci vyvíjajú udržateľný stavebný Biobetón. Hlavnou zložkou má byť moč

V čase, keď sa svet čoraz intenzívnejšie usiluje o zníženie uhlíkovej stopy a udržateľnejšie hospodárenie so zdrojmi, prichádzajú vedci s netradičnými, no o to fascinujúcejšími riešeniami. Výskumný tím na Univerzite v Stuttgarte sa pustil do vývoja biobetónu, ktorý vzniká pomocou mikrobiálnych procesov z ľudského moču.

Ich cieľom je vytvoriť ekologickú alternatívu ku konvenčnému betónu v rámci inovatívneho hodnotového reťazca, ktorý by prechádzal cyklom: odpadová voda – biobetón – hnojivo.

Motiváciou pre tento výskum je alarmujúce množstvo stavebného odpadu. Každoročne sa na svete spotrebuje približne 4 miliardy ton cementu, ktorého výroba si vyžaduje obrovské množstvo energie a je jedným z hlavných producentov skleníkových plynov. „Konvenčný cement sa zvyčajne vypaľuje pri teplotách okolo 1 450 stupňov. To spotrebuje veľa energie a uvoľňuje veľké množstvo skleníkových plynov,“ upozorňuje profesor Lucio Blandini, vedúci Inštitútu pre ľahké konštrukcie a koncepčný dizajn (ILEK).

Biobetón z moču: udržateľný materiál vďaka sile baktérií 

Základom celého procesu výroby biobetónu je inovatívna technológia biomineralizácie biochemického mechanizmu, pri ktorom mikroorganizmy premieňajú odpadové látky na pevný stavebný materiál. Výskumníci z troch ústavov Univerzity v Stuttgarte vyvinuli metódu, pri ktorej sa piesok zmieša s bakteriálnym práškom a následne sa zmes niekoľko dní preplachuje močom obohateným o vápnik.

Baktérie rozkladajú močovinu a uvoľnené produkty reagujú s vápnikom, čím dochádza k tvorbe kryštálov uhličitanu vápenatého. Tie postupne spevňujú zmes do podoby biobetónu s pevnosťou porovnateľnou, ba dokonca prevyšujúcou niektoré konvenčné materiály. Výsledný produkt je chemicky podobný vápenatému pieskovcu, no na rozdiel od neho môže byť vyrobený výhradne z odpadových surovín.

Okrem priaznivých environmentálnych parametrov zaujme aj vysokou pevnosťou v tlaku – viac než 50 megapaskalov, čo otvára možnosti jeho reálneho využitia v stavebníctve.

Aj keď biobetón vykazuje sľubné vlastnosti, jeho pevnosť zatiaľ závisí od typu použitého moču. Pri umelej močovine dosahuje tlaková pevnosť 20 MPa, no pri skutočnom ľudskom moči klesá na 5 MPa, keďže baktérie počas trojdňového procesu strácajú účinnosť. Výskumníci preto pracujú na zefektívnení procesu. Ich cieľom je dosiahnuť pevnosť 30 až 40 MPa, čo by umožnilo výstavbu dvoj až trojpodlažných budov.

Prebiehajú aj testy odolnosti voči mrazu a rozmrazovaniu, ktoré preveria vhodnosť materiálu v rámci vonkajšieho využívania.

Biobetón ako súčasť obehového hospodárstva 

Výrobný proces biobetónu si vyžaduje výrazne menej energie a produkuje podstatne menej emisií ako tradičná výroba cementu. Okrem toho však výskumníci zo Stuttgartu kladú dôraz aj na širší udržateľný kontext. Materiál je súčasťou uzavretého hodnotového reťazca. Vyvinuli koncept, podľa ktorého by sa moč mohol cielene získavať a spracúvať na miestach s vysokou koncentráciou ľudí, napríklad na letiskách.

Takto spracovaný odpad by slúžil nielen ako surovina pre biobetón, ale zároveň by umožnil získať cenné látky na výrobu hnojív. Kombináciou stavebného materiálu a poľnohospodárskeho produktu z jedného zdroja sa výrazne zvyšuje celková environmentálna efektivita procesu.

Druhá fáza: Z laboratórií priamo do praxe

Po úspešnej prvej fáze projektu získali vedci podporu na jeho pokračovanie, ktoré potrvá ďalšie tri roky. V laboratóriách sa teraz zameriavajú na identifikáciu látok v ľudskej moči, ktoré znižujú účinnosť baktérií pri tvorbe biobetónu. Cieľom je na základe týchto poznatkov optimalizovať celý výrobný proces.

Súčasne prebieha spolupráca s Centrom pre ekologické poľnohospodárstvo na Univerzite v Hohenheime, kde sa výskum sústreďuje aj na paralelné získavanie hnojív. Po ukončení testovania v kontrolovanom prostredí sa projekt presunie do praxe. Na letisku v Stuttgarte má vzniknúť pilotné zariadenie, ktoré bude moč spracúvať priamo na mieste a premieňať ho na udržateľný stavebný materiál a hnojivo.