Tutkijat kehittävät biosementtiä virtsasta, maasta ja teollisuusjätteestä

Maa-aines, eläinten virtsa ja teollisuusjäte ovat ainesosia uudenlaisessa ympäristöystävällisessä ja hiilidioksidineutraalissa sementissä, jolla voidaan paikata teitä ja vahvistaa rannikkoja.

Maa-aines, eläinten virtsa ja teollisuusjäte ovat ainesosia uudenlaisessa ympäristöystävällisessä ja hiilidioksidineutraalissa sementissä, jolla voidaan paikata teitä ja vahvistaa rannikkoja.

Shutterstock / 24Novembers

Singaporelaisessa laboratoriossa on kehitetty uudenlainen biosementti, joka koostuu pääasiassa maa-aineksesta, eläinten virtsasta ja teollisuusjätteestä. Se on hyvä uutinen ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.

Maan jätteiden uusiokäyttö on edullisempaa kuin perinteinen sementtituotanto. Lisäksi uusi menetelmä on täysin hiilidioksidineutraali, mikä on tärkeää, sillä nykyinen sementtituotanto on yksi maailman suurimmista ympäristösynneistä.

Sementtituotanto nykymenetelmällä aiheuttaa kahdeksan prosenttia maailman CO2-päästöistä, mikä vastaa Intian 1,38 miljardin ihmisen ja 21 miljoonan yrityksen yhteenlaskettuja CO2-päästöjä.

Tästä syystä sementti saastuttaa paljon

Sementti on betonin perusainesosa, ja betonista rakennetaan nykyisin taloja, teitä ja muuta infrastruktuuria.

Sementin kysyntä on niin suurta, että se koko maailmassa tulee heti ihmisten ja eläinten veden- ja ravinnontarpeen jälkeen. Lisäksi sementin kulutus nousee vuosittain runsaalla kahdella prosentilla.

Sementin suuri hiilijalanjälki johtuu siitä, että ensin kalkkikivi murskataan ja jauhetaan, sitten siihen sekoitetaan muun muassa piitä ja rautaa ja seos kuumennetaan lähes 1 500-asteeseen, minkä jälkeen se jäähdytetään.

Nyt Singaporessa toimivan Nanyangin teknillisen yliopiston (NTU) tutkijat ovat onnistuneet kehittämään ympäristöystävällisemmän vaihtoehdon sementille. Ratkaisussa sekoitetaan huoneenlämpötilassa nisäkkäiden virtsaa ja teollisuusjätettä, kuten asetyleenikaasua, jota käytetään muun muassa hitsauksessa.

Nanyangin teknillisessä yliopistossa tohtori Wu Shifan (vas.) ja professori Chu Jian ovat kehittäneet uudenlaisen biosementin.

© Nanyang Technological University, Singapore

Virtsa kovettaa maan

Singaporessa kehitettyä biosementtiä syntyy, kun virtsan aineet reagoivat teollisuusjätteen kalkki-ionien kanssa ja reaktiossa syntyvää massaa sekoitetaan tavalliseen maa-ainekseen.

Kalkki liukenee happoon, minkä jälkeen lisätään virtsa, jolloin syntyy luonnollista massaa.

Massaan lisätään bakteereja, jotka hajottavat virtsa-aineita ja synnyttävät kemiallisen reaktion. Reaktiossa muodostuu kalsiumkarbonaattia, jota on luonnossa kalkkikivessä.

Massa sekoitetaan sitten maa-ainekseen, missä se sitoo maa-aines- ja hiekkahiukkaset niin tiiviisti yhteen, että ne täyttävät massassa olevat kolot.

Prosessin tuloksena on kova maamassa, jota voidaan käyttää esimerkiksi rakennusten ja teiden paikkaukseen sekä rannikoilla eroosiovaurioiden korjaukseen.

Biosementillä vahvistetun maan puristuslujuus on singaporelaistutkijoiden mukaan 1,7 megapascalia, mikä tosin on huomattavasti pienempi kuin esimerkiksi rakennusten perustusten 35 megapascalia.

Lehmänläjiä ja kanankakkaa sementissä

Singaporessa tehty biosementtikoe ei ole ainoa laatuaan. Eri puolilla maailmaa kehitellään ainetta, joka vastaisi sementin fyysisiä ominaisuuksia, mutta olisi ympäristön kannalta kestävä tuote.

Yhdysvalloissa MIT:n tutkijat ovat aiemmin sekoittaneet perinteistä sementtiä vulkaaniseen tuhkaan ja saaneet siten aikaan aineen, jonka puristuslujuus on 53 megapascalia. Se ei kuitenkaan ollut täysin vihreä vaihtoehto.

Etelä-Afrikassa tutkijat sekoittivat kanankakkaa perinteiseen sementtiin, ja Indonesiassa puolestaan on tehty kokeita, joissa on kehitetty vihreitä vaihtoehtoja sementille lehmänlannasta, savesta ja mikro-organismeista.

Yhdysvaltalainen Biomason-yritys on tutkinut biosementin mikro-organismeja jo runsaat 10 vuotta. Keväällä yritys sai kehitystyöhön noin 62 miljoonan euron lisärahoituksen.

Yrityksen tarkoituksena on vähentää sementtiteollisuuden hiilidioksidipäästöjä 25 prosentilla ennen vuotta 2030.