Вчені створили бетон, міцніший на 42%, — завдяки біовугіллю з людських відходів

Цемент — один із головних джерел викидів вуглекислого газу у світі, тож науковці давно шукають, чим його замінити. Команда під керівництвом інженера-будівельника Рагувешема Тіварі з Маніпальського університету в Джайпурі запропонувала несподіване рішення: використати біовугілля, отримане з людських екскрементів.

Людина щодня залишає до 400 грамів фекалій. В Індії вже працюють установки для очищення фекального осаду, і саме звідти дослідники взяли сировину. Осад висушують, а потім нагрівають без доступу кисню при температурі від 350 до 450 градусів за Цельсієм — так отримують біовугілля. Далі його подрібнюють і просівають у дрібний порошок.

Цим порошком замінювали 5, 10 і 15 відсотків цементу у звичайному бетоні. Потім суміш перевіряли на усадку, міцність на стиск і на згин, водопоглинання та пористість.

Результати виявилися обнадійливими. Найміцніший бетон виходив при заміні 5 відсотків цементу: через 91 день міцність на стиск зросла в середньому на 20 відсотків, а на згин — на 36 відсотків. При 10 відсотках заміни показники були ще вищими: 1 відсоток для стиску та 42 відсотки для згину. Варіант із 15 відсотками теж міцнішав із часом, але поступався першим двом.

За водопоглинанням і пористістю бетон із 5 відсотками біовугілля виявився кращим за звичайний, а при 10 відсотках ці характеристики були приблизно такими ж.

Чому відходи додають міцності? Дослідники називають три причини. Біовугілля дуже пористе, тож працює як крихітні резервуари з водою, потрібною для хімічних реакцій твердіння цементу. Воно багате на кремнезем, який реагує зі сполуками під час затвердіння, утворюючи більше силікатів кальцію — саме вони дають бетону міцність. А ще дрібні частинки заповнюють зазори та покращують зчеплення компонентів.

Поки що це лабораторні результати, а не готовий рецепт для будівництва. Але вони показують: те, що ми звикли вважати відходом, може стати частиною матеріалу, з якого будують міста.