Как по-устойчивото бъдеще се гради върху композитни тухли от рециклирани материали и защо това е важно за обществото?

С всяка изминала година човешкият отпечатък натежава все повече върху планетата. Кризите с боклука, замърсяването на околната среда и глобалното затопляне се превръщат в належащи теми, които изискват сериозни и незабавни действия. Въпреки че има стотици зелени инициативи, които стават все по-значима част от разговора за бъдещето развитие на бизнеса и производствата от различни сектори, и това повлиява положително на статистиките, все още имаме да изминем дълъг път на задружни усилия, за да избягаме от тежката сянка на последствията от години неглижиране на средата. Тази среда, в която искаме да продължим да градим живота си, да възпитаваме децата си, да се радваме на приятелите си, да плануваме професионалното си бъдеще и да сбъдваме мечтите си.

По този път съдружник намираме в прогресивния технологичен свят, развиващ идеи и решения, които да направят това начинание все по-лесно и достъпно. Тази седмица в Инженерната ни история говорим именно за едно такова решение – композитни тухли от различни преработени материали, от строителни отпадъци до рециклирана хартия, пластмасата, геополимери и растящи мицели от коренната структура на гъбите.

Зад всяка иновация стои не само лаборатория, а хора и общности, които живеят в непосредствена близост до последствията от десетилетия свръхпотребление. Има вероятност един ден в реките да плува повече пластмаса отколкото риби, в кварталите да има повече строителни отпадъци, отколкото завършени постройки, полетата да са затрупани с повече агроиндустриални остатъци, отколкото с реколта от посеви. Но инженери, архитекти, местни предприемачи и обикновени граждани – са истинските двигатели зад идеите, за които разказваме днес. Защото устойчивото строителство не е само технически казус, а и въпрос на това какъв свят искаме да оставим след себе си.

Пясъчно-пластмасови тухли

Пластмасата е един от най-упоритите символи на съвременната екологична криза. Нейният нетленен характер я превръща в постоянен обитател на депата, реките и океанските дълбини, а прогнозите сочат, че при сегашния темп на потребление до 2050 г. в природата ще са натрупани около 12 милиарда тона пластмасови отпадъци. Но именно тази нейна „упоритост“, обърната в обратна посока, може да се окаже ценен ресурс.

Пясъчно-пластмасовите тухли се произвеждат чрез стопяване на отпадъчна пластмаса, най-често PET от напитки, HDPE и LDPE от опаковки и смесването ѝ с пясък или натрошено стъкло. Изследването „Investigation of Plastic-Sand Paving Blocks: A Sustainable Solution Using Recycled Plastic Waste” на Технологичния институт на Дар ес Салаам в Танзания показва, че оптималното съотношение е 40% пластмаса към 60% пясък. При него тухлите достигат внушителна якост на натиск от близо 75 MPa, поглъщат минимални количества вода и са значително по-леки от традиционните бетонни аналози. Строителният сектор, поглъщащ лъвски дял от суровините в световен мащаб, се оказва идеалното поле за подобен тип иновация, кръгова икономика в буквалния смисъл, при която боклукът от днес се превръща в зидария утре.

В страни като Кения, Гана и Индия малки предприятия вече събират пластмаса директно от крайбрежни общности, стопяват я на място и произвеждат павета и тухли за локалната инфраструктура. Моделът не само решава проблема с отпадъците, но и създава работни места там, където безработицата и замърсяването вървят ръка за ръка.

Геополимерни тухли от строителни отпадъци

Всяка съборена сграда оставя след себе си купища бетон, тухлена пръст и стъкло. Традиционно тези материали завършват в депата, но геополимерната технология им дава втори живот и то с впечатляващи резултати. Геополимерните тухли от рециклирани строителни отпадъци се получават, когато натрошен бетон, тухлена прах и стъкло се свързват с алкален активатор, като летяща пепел и шлака.

Резултатът е материал с изключителна пожароустойчивост и термична стабилност. При излагане на температури до 800 °C геополимерните конструкции запазват между 35% и 45% от първоначалната си якост на натиск – показател, значително по-добър от този на обичайния бетон. Освен якост, тези тухли предлагат и по-плътна микроструктура, по-слабо засегната преходна зона между матрица и агрегат, и значително по-нисък въглероден отпечатък при производство. Те са особено подходящи за среди с повишен пожарен риск и представляват двойно екологично решение – едновременно оползотворяват строителни отпадъци и намаляват зависимостта от цимент.

Градовете по света произвеждат милиарди тонове строителни отпадъци всяка година – материя, която в повечето случаи просто изчезва в земята без да бъде оползотворена. В контекста на бързо разрастващите се градски агломерации в Азия, Африка и Латинска Америка, където строителството е непрекъснат процес, геополимерните тухли биха могли да затворят именно този разрушителен цикъл. Вместо градът да консумира нови ресурси, за да расте. Един вид преработва собствените си отломки и в буквален, и в метафоричен смисъл строи бъдещето си върху основата на миналото.

Мицелни тухли

Мицелните тухли се „раждат“ от жива материя – от мицела, подземната коренна мрежа на гъбите, която в природата свързва горите в единен организъм. В контролирани условия тази мрежа расте около субстрат от земеделски отпадъци – царевични стъбла, дървени трици, слама – и в рамките на пет до десет дни буквално ги сцеплява в монолитна, стабилна структура.

Готовата тухла не се пече в пещ при хиляди градуси, а просто се суши и се стабилизира термично при ниски температури – производство, изискващо несравнимо по-малко енергия от традиционното. Когато е готова, мицелната тухла е лека и огнеустойчива благодарение на хитина в клетъчните стени на гъбите, и с отлични топлоизолационни качества, сравними с конвенционалните пени.

Изследователи и архитекти по света вече са реализирали над две дузини пълноразмерни архитектурни проекта с подобни материали. Кулата Hy-Fi на арх. Дейвид Бенджамин в Ню Йорк например е проект, широко признат като повратна точка в историята на мицелната архитектура. Структурата се състои от три сливащи се цилиндрични кули, изградени от два вида тухли, едни от царевични стъбла и живи мицелни корени, и други от термоформирано многослойно огледално фолио, което отразява слънчевата светлина навътре в конструкцията. Клъстерът от кръгови кули достига над 12 m височина и е изграден от около 10 000 органично отгледани мицелни тухли от смес от наситнени царевични стъбла и мицел. Друг пример е The Growing Pavilion на Паскал льо Бук в Ейндховен. Структурата е 10-тонна, въглеродно отрицателна и 95% кръгова – изградена от пет основни биологични суровини: дърво, мицел, остатъчни суровини от земеделския сектор, папур и памук.

Мицелните тухли носят в себе си нещо повече от техническо решение, те предлагат различна философия на строителството. В свят, където сградите се разглеждат предимно като инвестиции и активи, идеята за материал, който в края на живота си просто се разтваря в земята без да оставя токсична следа, звучи почти революционно. Млади архитекти и дизайнери в Европа и Северна Америка вече я „прегръщат“ не само като екологичен избор, но и като естетически манифест, декларация, че красивото и устойчивото не се изключват взаимно, а напротив, намират смисъл едно в друго.

Тухли от земеделски и индустриални отпадъци

По-близо до традиционния строителен процес, но не по-малко иновативни, са тухлите, включващи в себе си отпадъчни продукти от земеделието и индустрията. Летяща пепел от електроцентрали, оризова люспа и нейната пепел, захарнотръстикова сгурия, дървени трици, стъклен прах, мраморен прах от каменоделски цехове – всички тези материали, смесени в точните пропорции с глина или цимент, дават тухли и плочи с конкурентни механични характеристики и значително по-ниска себестойност.

Изследванeто „Eco-friendly Bricks and Tuff Tiles from Agricultural and Industrial Waste: Advancing the United Nations (UN) Sustainable Development Goals” на Университета по инженерни науки и технологии в Лахор, Пакистан, показва, че включването на оризова люспена пепел намалява водопоглъщането на тухлите с до 1%, а тухли на база захарнотръстикова сгурия достигат якост от 32 Mpa, стойност, сравнима с конвенционалните продукти. В държави, генериращи милиони тонове подобни отпадъци годишно при слабо развита инфраструктура за оползотворяването им, производственият процес може да намали разходите с до 14% спрямо стандартните тухли. Подходът е директно свързан с целите на ООН за устойчиво развитие – отговорно производство, иновации в инфраструктурата и изграждане на устойчиви общности.

Тухлите от земеделски отпадъци имат и една по-рядко обсъждана социална стойност – те могат да да увеличат икономическия смисъл на дребното фермерство. В региони, където оризовата слама се изгаря на полето, защото няма кой да я купи, или дървените трици се натрупват без употреба край мелниците, тези материали изведнъж придобиват пазарна стойност. Фермерът, чийто отпадък е суровина за строителния материал на съседното село, се превръща от замърсител в съмишленик на кръговата икономика.

Екотухли

Не всяко решение изисква лаборатории, пещи и сложни химически процеси. Екотухлата или ecobrick, е може би най-демократичното от всички описани тук изобретения. Тя се прави, като чисто и сухо нерециклируемо пластмасово парче се набива плътно в PET бутилка с помощта на пръчка, докато структурата достигне достатъчна плътност – между 0.33 и 0.7 g/ml – за да издържа теглото на човек без деформация.

Готовата екотухла не е просто съхранен отпадък. Тя е строителен елемент, използван за мебели, градински стени, прегради и дори носещи конструкции при нискоетажно строителство. Глобалното движение е стартирало в Гватемала в началото на 2000-те и днес е активно на всички континенти. „Бутилковите училища” на мултикултурната организация Hug It Forward са най-мащабният и добре документиран реален строителен проект с екотухли в света. А в Индонезия корпоративни програми с помощта на Пентахеликс – съюз на правителство, общности, академия, бизнес и медии – са превърнали екотухлите в инструмент за екологично образование и съзнателен акт на отговорност към средата.

Тези иновативни подходи и решения са високо стъпало, което приближава обществото ни към едно по-устойчиво бъдеще. Подходът на създаване с отговорност към средата, в която живеем, показва, че можем да изградим и оставим след себе си един екологично съвместим свят на растеж и иновация.

По текста работи: Марта Воева.

Източници на информация: paitonenergy.com, planforplastic.org, nature.com, sciencedirect.com, sciencedirect.com, sciencedirect.com, bricknbolt.com, granthaalayahpublication.org, azocleantech.com

Източник на снимковия материал: Hug it Forward, MoMA, ©Engineer BG via Canva.com