Shkencëtarët krijojnë çimento tërësisht nga materialet e mbeturinave

Shkencëtarët në Universitetin Teknologjik Nanyang, Singapor (NTU Singapore) kanë zbuluar një metodë për të prodhuar biocement nga mbeturinat, duke e bërë alternativën ndaj çimentos tradicionale më të gjelbër dhe më të qëndrueshme.

Biocementi është një lloj çimentoje e rinovueshme që përdor bakteret për të krijuar një reaksion forcues që lidh tokën në një bllok të fortë.

Shkencëtarët e NTU kanë krijuar tani biocement nga dy materiale mbeturinash të zakonshme: llumi i karabit industrial dhe ureja (nga urina e gjitarëve).

Ata shpikën një metodë për formimin e një ngurte të fortë, ose precipitati, nga ndërveprimi i uresë me jonet e kalciumit në llumin industrial të karabit. Kur ky reagim ndodh në tokë, precipitati lidh grimcat e tokës së bashku dhe mbush boshllëqet midis tyre, duke rezultuar në një masë kompakte dheu. Kjo prodhon një bllok biocementi që është i fortë, i qëndrueshëm dhe më pak i përshkueshëm.

Ekipi hulumtues, i udhëhequr nga Profesor Chu Jian, Kryetar i Shkollës së Inxhinierisë Civile dhe Mjedisit, tregoi në një studim kërkimor të provës së konceptit të botuar më 22 shkurt 2022 në Journal of Environmental Chemical Engineering se biocementi i tyre potencialisht mund të bëhet një metodë e qëndrueshme dhe me kosto efektive për përmirësimin e tokës, si forcimi i tokës për përdorim në ndërtim ose gërmim, kontrolli i erozionit të plazhit, reduktimi i erozionit të pluhurit ose erës në shkretëtirë, ose ndërtimi i rezervuarëve të ujit të ëmbël në plazhe ose në shkretëtirë.

Mund të përdoret gjithashtu si biogush për të vulosur çarjet në shkëmb për kontrollin e kullimit dhe madje edhe për të prekur dhe riparuar monumente si gdhendje shkëmbi dhe statuja.

“Biocement është një alternativë e qëndrueshme dhe e rinovueshme ndaj çimentos tradicionale dhe ka potencial të madh për t’u përdorur për projekte ndërtimi që kërkojnë trajtim të tokës,” tha Prof Chu, i cili është gjithashtu Drejtor i Qendrës për Zgjidhje Urbane të NTU. “Kërkimet tona e bëjnë biocementin edhe më të qëndrueshëm duke përdorur dy lloje mbetjesh si lëndë të para. Në afat të gjatë, jo vetëm që do ta bëjë më të lirë prodhimin e biocementit, por edhe do të ulë koston e përfshirë për asgjësimin e mbetjeve.”

Hulumtimi i shkencëtarëve të NTU mbështet planin strategjik të NTU 2025, i cili synon të adresojë disa nga sfidat e mëdha të njerëzimit, duke përfshirë zbutjen e ndikimit njerëzor në mjedis përmes avancimit të kërkimit dhe zhvillimit në qëndrueshmëri.

Procesi i prodhimit të biocementit kërkon më pak energji dhe gjeneron më pak emetime karboni në krahasim me metodat tradicionale të prodhimit të çimentos.

Biocementi i ekipit të NTU krijohet nga dy lloje të mbetjeve: llum karabit industrial – materiali i mbetur nga prodhimi i gazit acetilen, me burim nga fabrikat e Singaporit – dhe ure që gjendet në urinë.

Së pari, ekipi trajton llumrat karabit me një acid për të prodhuar kalcium të tretshëm. Më pas ure i shtohet kalciumit të tretshëm për të formuar një tretësirë çimentimi. Ekipi më pas shton një kulturë bakteriale në këtë tretësirë çimentimi. Bakteret nga kultura më pas shpërbëjnë urenë në tretësirë për të formuar jone karbonate.

Këto jone reagojnë me jonet e tretshme të kalciumit në një proces të quajtur reshje kalciti të induktuar nga mikrobi (MICP). Ky reagim formon karbonat kalciumi – një material i fortë dhe i ngurtë që gjendet natyrshëm në shkumës, gur gëlqeror dhe mermer.

Kur ky reaksion ndodh në tokë ose rërë, karbonati i kalciumit që rezulton lidh grimcat e tokës ose rërës së bashku për të rritur forcën e tyre dhe mbush poret midis tyre për të zvogëluar rrjedhjen e ujit nëpër material. I njëjti proces mund të përdoret edhe në nyjet e shkëmbinjve, gjë që lejon riparimin e gdhendjeve dhe statujave në shkëmb.

Toka e përforcuar me biocement ka një forcë shtypjeje të pakufizuar deri në 1.7 megapascal (MPa), e cila është më e lartë se ajo e së njëjtës tokë të trajtuar duke përdorur një sasi ekuivalente çimentoje.

Kjo e bën biocementin e ekipit të përshtatshëm për t’u përdorur në projektet e përmirësimit të tokës, si forcimi i tokës ose reduktimi i rrjedhjes së ujit për t’u përdorur në ndërtim ose gërmime ose kontrolli i erozionit të plazhit përgjatë vijave bregdetare.

Autori i parë i punimit Dr. Yang Yang, një ish Ph.D. student dhe bashkëpunëtor hulumtues në Qendrën për Zgjidhjet Urbane, i cili aktualisht është një student i doktoraturës në Universitetin Chongqing, Kinë, tha: “Reshjet e karbonatit të kalciumit në nivele të ndryshme çimentimi forcon tokën ose rërën duke mbushur gradualisht poret midis grimcave. Biocementi mund të përdoret gjithashtu për të vulosur çarjet në tokë ose shkëmb për të reduktuar rrjedhjen e ujit.”