Materiali a base di cenere e olio di scisto bituminoso per stampare in 3d case economiche

Case a basso costo potrebbero essere stampate in 3D da materiali a base di cenere e olio di scisto bituminoso
Scienziati dell’Università di Tartu e l’Università estone di scienze della vita hanno creato un materiale da costruzione di torba e cenere di scisto bituminoso che potrebbe ridurre i costi di costruzione di una casa privata quasi dieci volte. L’obiettivo era quello di creare un materiale da costruzione autosufficiente basato sulle risorse naturali locali e sui rifiuti che potrebbero essere utilizzati per stampare in 3D case alte fino a due piani direttamente nel cantiere.

Secondo l’estone Wetland Society, le zone umide coprono circa il 22 per cento dell’area dell’Estonia, ma solo un terzo della crescita della torba viene utilizzato come deposito di torba. Un’altra cosa che l’Estonia ha molte sono le ceneri da frassino – il paese produce circa 7 milioni di tonnellate (7,7 milioni di tonnellate) di ceneri da frassino all’anno, di cui solo il 5 per cento viene riutilizzato.

“Finora, nessuno ha prodotto il composito di torba come materiale da costruzione perché la torba impedisce che molti materiali si induriscano, nel nostro progetto siamo riusciti a superare questo problema”, ha dichiarato Juri Liiv dell’Università di Tartu.

Le ceneri di scisto bituminoso sono classificate come rifiuti pericolosi perché diventano molto basiche a contatto con l’acqua (pH quasi 13). Tuttavia, la cenere con un tale pH è la soluzione migliore per i materiali da costruzione. Il materiale sviluppato è completamente innocuo e sicuro per l’ambiente.

Gli scienziati di Tartu hanno sviluppato un materiale simile al calcestruzzo stampabile in 3D prodotto principalmente da torba macinata , con una cenere di scisto bituminoso che funge da legante.

Durante i test, gli scienziati hanno trovato una soluzione per ridurre il tempo di presa da circa 30 giorni a un giorno. Se il pH di una soluzione di pori è inferiore a nove, non si indurirà. Questo problema è risolto da un pH molto elevato legando l’ossido di potassio e i metalli alcalini presenti nelle ceneri di scisto bituminoso a composti insolubili. All’interno della torba, la cenere di scisto bituminoso reagisce con gli acidi umici e assorbe l’anidride carbonica. A causa di reazioni chimiche, il legante diventa normale cemento e calcare. Inoltre, gli additivi nanotizzati, come la nanosilice o il fumo di silicio, vengono aggiunti alla torba e alle ceneri di scisto bituminoso per migliorarne le proprietà.

“Poiché le particelle sono molto piccole, si dissolvono bene e si distribuiscono uniformemente su tutto il materiale.Il fumo di silicone migliora significativamente la qualità di questo materiale”, ha dichiarato Toomas Tenno, professore alla cattedra di chimica colloidale e ambientale dell’Università di Tartu.

Ci sono voluti circa un anno prima che venisse trovata la giusta miscela per il materiale che è forte e ha un’alta conduttività termica. Dopo l’indurimento finale, il materiale è forte, leggero, resistente e presenta una bassa velocità di trasferimento del calore. È anche incombustibile, nonostante il fatto che la torba sia utilizzata anche come combustibile. La torba è stata utilizzata come riempitivo per ottenere eccellenti proprietà termiche – il materiale di torba sviluppato raggiunge la sua durezza iniziale in 24 ore, ma rimane elastico per qualche tempo dopo. L’intera struttura diventa ermetica senza aggiungere alcuna protezione dal vento, ed è anche brava a bloccare il suono.

Poiché la torba e la cenere di scisto bituminoso sono molto economiche, gli scienziati hanno calcolato che la stampa 3D di una casa (100-150 metri quadrati) con un costo di circa € 5,000, circa un decimo di quello che costerebbe costruire un guscio tradizionale con cornice dello stesso dimensione.

Il team sta ora lavorando per rendere il materiale più facile da stampare. Un articolo sulla ricerca è stato recentemente pubblicato sulla rivista Sustainable Materials and Technologies .

 

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