Jednorazowe pieluchy przełomem w budownictwie?

Czy jednorazowe pieluchy mają być składnikiem betonu i zapraw budowlanych? Naukowcy zaproponowali wykorzystanie pokruszonych pieluch jednorazowych jako materiału budowlanego. Ma to być mniej uciążliwe dla środowiska naturalnego i klimatu, niż piasek.

W swoich badaniach naukowcy przedstawili prototypowy budynek. Zużyte pieluchy wykorzystano w nim jako najważniejszy składnik budowlany do produkcji betonu i zapraw budowlanych.

Marnotrawstwo a koszty budowlane i socjalno-ekonomiczne

Na rynku budownictwa piasek staje się coraz droższym towarem. Koszty rosną głównie ze względu na przewidywany spadek zasobów tego surowca. Ponadto jego wydobywanie jest mocno uciążliwe dla środowiska naturalnego. Toteż przestrzeganie norm środowiskowych wymusza dalsze koszty.

Sytuacja mieszkaniowa w Indonezji nie jest zbyt dobra. Ceny mieszkań szybują, gdy wzrasta cena materiałów budowlanych, takich jak np. piasek. Ludzi o niskich czy średnich dochodach często nie stać na zakup takich mieszkań. Jak się okazuje, ma to pewien punkt wspólny z rosnącą liczbą ludności.

– Według najnowszych statystyk dostępnych w Agencji Ochrony Środowiska, w samych Stanach Zjednoczonych ludzie wyrzucili w 2018 r. 3,3 mln ton pieluch jednorazowych – pisze w Smithsonian Magazine pisarka i redaktorka Sara Kuta.

Jednorazowe pieluchy to uciążliwe odpady środowiskowe

Czy są przydatne w budownictwie i wpisują się w normy środowiskowe?

Trzej naukowcy z Uniwersytetu w Kitakyushu na Wydziale Inżynierii Środowiska, belgijski profesor Bart Dewancker oraz dwoje indonezyjskich absolwentów: Siswanti Zuraida i Romi Bramantyo Margono, spróbowali za jednym razem rozwiązać dwa problemy środowiskowe. Informację o tym, iż zbudowali dom w Indonezji podali autorzy w czasopiśmie Nature.

Beton pieluszkowy wykorzystano do budowy małego domu w Indonezji. Podjęto się tego, żeby zademonstrować, w jaki sposób tego rodzaju odpady można skierować ze składowisk odpadów w dalszy obieg. Przy okazji budując bardziej przystępne cenowo mieszkania. Skorzystałyby na tym głównie społeczności o niskich i średnich dochodach.

Siswanti Zuraida, inżynier budownictwa lądowego na Uniwersytecie w Kitakyushu, rozpoczęła projekt podczas wykładów w Instytucie Technologii Naukowej w Bandung niedaleko Dżakarty. Choć liczba bogaczy w krajach często utrzymuje się na stałym poziomie i spada, to zaludnienie Indonezji oraz innych państw rozwijających się będzie przez cały czas rosło. To prowadzi do wzrostu liczby zużytych pieluch i większego popytu na tanie mieszkania.

Jak mówi Zuraida, chodzi o dostępność zasobów. – Wraz ze wzrostem populacji, ilość odpadów pieluchowych również będzie rosła. To wyzwanie, więc pomyśleliśmy, iż będzie to część naszego wkładu w recykling tych odpadów.

Jak to zrobili?

W pierwszym przypadku (na zapotrzebowanie budownictwa) roczna produkcja cementu w skali globalnej powoduje 7 proc. emisji dwutlenku węgla. Zużycie piasku wynosi w tym samym czasie około 50 mld ton. Natomiast drugi problem stanowi brak możliwości recyclingu odpadów złożonych z jednorazowych pieluch, gdyż rozkładają się one bardzo powoli.

Oba problemy środowiskowe skłoniły naukowców do tego, by zużyte pieluchy wykorzystać jako składnik do tworzenia zapraw budowlanych i betonu. Łącznie z piaskiem, wodą, żwirem i cementem.

Podczas swoich budowlanych eksperymentów, badacze odkryli, iż przy wykorzystaniu jednorazowych pieluch, jako rozdrobnionego materiału budowlanego, do produkcji betonu zaoszczędza się od 9 do 40 proc. piasku. I co bardzo istotne, zauważyli, iż taka zaprawa murarska ma podobnie wysoką wytrzymałość, jak bez pieluch, ale z dużą ilością piasku.

Ten eksperyment wykazał, iż nowatorska metoda budowlana powinna być szeroko wykorzystana w budownictwie. A to dlatego, iż jest nie tylko opłacalna ekonomicznie, ale i spełnia surowe normy środowiskowe.

Fot. Beton i zaprawa użyte do budowy tego jednopiętrowego domu o powierzchni 387 stóp kwadratowych zawierają 8 procent strzępów pieluch. Źródło: Muhammad Arief Irfan

Pieluchy w budownictwie. Metody naukowe uzyskania zaprawy lub betonu

Prototypowa konstrukcja domu, zaprezentowana przez zespół naukowy z Uniwersytetu w Kitakyushu, pokazuje, iż na powierzchni mieszkalnej 36 m kw. jest wykorzystana objętość 1,73 m sześc. odpadów z pieluch jednorazowych.

W celu utworzenia zaprawy bądź betonu, naukowcy najpierw zebrali zużyte pieluchy. Następnie je umyli, wysterylizowali, wysuszyli i rozdrobnili. Potem zmieszali kawałki pieluch w różnych proporcjach z podstawowymi składnikami budowlanymi. Konkretnie ze żwirem, wodą, piaskiem i cementem.

Po pozostawieniu próbek betonu bądź zaprawy, na 28 dni do uzyskania ich twardości, inżynierowie przetestowali je. Sprawdzili ich wytrzymałość pod kątem ciśnienia. Następnie, na podstawie uzyskanych wyników obliczyli, jaką ilość piasku mogliby zastąpić rozkruszonymi kawałkami pieluch. Tak, żeby przez cały czas były spełnione indonezyjskie normy budowlane.

Pojawiają się jednak trudności i pytania co do wykorzystania jednorazowych pieluch w budownictwie. Naukowcy zauważyli, iż nie znaleziono metod bezpiecznego zbierania oraz przetwarzania jednorazowych pieluch na materiał budowlany. Ponadto brakuje jeszcze wiedzy, czy nadają się one na materiał izolacyjny i dźwiękoszczelny w mieszkaniach.

Korzyści ekonomiczne wykorzystania jednorazowych pieluch w budownictwie

W konstrukcjach budowlanych pokruszone kawałki pieluch mogłyby być wykorzystane w betonie. Po co?

Na przykład w celu podtrzymywania belek i kolumn w trzypiętrowym budynku. Wtedy byłoby użyte o 10 proc. mniej piasku. Z kolei w parterowym budynku aż o 27 proc. mniej. W samym układaniu podłóg i nawierzchni ogrodowych o 9 proc. Za to przy budowie ścianek działowych, użycie w zaprawie murarskiej pokruszonych pieluch (między cegłami) mogłoby zmniejszyć wykorzystanie piasku aż o 40 proc.

Naukowcy odkryli, iż w przypadku kompletnego, jednopiętrowego domu o powierzchni 387 stóp kw. (niespełna 36 m kw.) ekipy mogłyby zastąpić 8 proc. całkowitego piasku w betonie i zaprawie strzępami pieluszek – podaje Smithsonian Magazine.

• Czytaj także: Zbudowali bezemisyjny dom na Jurze za 300 tys. zł. Obecne rachunki zaskakują

Źródła:

• www.nature.com/articles/s41598-023-32981-y
• www.nature.com/articles/d41586-023-01701-x
• www.smithsonianmag.com/smart-news/see-the-house-engineers-built-from-dirty-diapers-180982227/
  
  –

Zdjęcie tytułowe: Lakilima oraz New Africa/Shutterstock