3D-печать зданий станет более экологичной при использовании местной почвы

Исследователи из Техасского университета A&M придумали, как заменить бетон местной почвой, чтобы не только сократить выбросы СО2 в атмосферу, но и удешевить строительство зданий с использованием технологий 3Д-печати, поскольку в таком случае из стоимости возведение исключаются расходы на транспортировку материалов, сообщает портал Рhys.org.

Строительная отрасль в настоящее время сталкивается с двумя серьезными проблемами: потребность в устойчивой инфраструктуре и необходимость ремонта ветхих зданий, мостов и дорог. Хотя бетон является предпочтительным материалом для многих строительных проектов, он имеет большой углеродный след. По данным Международного энергетического агентства, производство бетона является причиной примерно 7% выбросов углекислого газа, к тому же бетон не может быть переработан.

«Исторически люди строили из местных материалов, таких как саман (мелко истертая солома), но переход к бетону вызвал множество экологических проблем», – говорит сотрудник Техасского университета A&M. «Наша мысль заключалась в том, чтобы повернуть время вспять и найти способ адаптировать материалы с наших собственных дворов в качестве потенциальной замены бетону». Исследователи начали пробовать все виды грунта, но решили остановить свой выбор на глине, которая есть практически везде. Далее ученые начали обрабатывать материал новой экологически чистой добавкой, чтобы получить в итоге однородную смесь, легко подвергающуюся экструзии через 3Д-принтер. Поскольку почвы сильно различаются в зависимости от местоположения, цель исследователей состояла в том, чтобы получить такой химический инструмент, который мог бы превратить любой тип почвы в строительный материал, пригодный для 3Д-печати. Для эксперимента ученые строили небольшие тестовые структуры – кубы размером два дюйма с каждой стороны, чтобы увидеть, как материал ведет себя при выдавливании, когда его укладывают в слои.

Следующим шагом было убедиться, что смесь выдерживает нагрузку. Это означает, что материал должен выдержать вес не только всех слоев, но и других используемых в строительстве материалов, таких как арматура, изоляция и так далее. Чтобы помочь материалу в этом, исследователи усилили глиняную смесь, «застегнув» особым образом микроскопические слои на ее поверхности. Так были предотвращены впитывание смесью воды и расширение, которое может поставить под угрозу целостность напечатанной структуры. С помощью этого метода исследователи показали, что материал может удерживать вдвое больший вес, чем немодифицированная глиняная смесь.

Теперь команда планирует улучшить несущую способность грунта, чтобы увеличить в размерах свои тестовые конструкции и максимально приблизиться к замене бетона. Кроме того, исследователи собирают данные, чтобы увидеть, являются ли эти трехмерные печатные структуры такими же экологически чистыми, как они предполагают, особенно с точки зрения выбросов углекислого газа и потенциала вторичной переработки.

Как только будет получено лучшее представление о химическом составе, функциональности и возможности строительства с использованием местных почв, авторы научной разработки планируют продолжить изучение того, как новую технологию можно использовать за пределами нашей планеты. К примеру, для строительства зданий на Луне или Марсе.