Из отходов — в фундамент: ученые предложили альтернативу цементу

В Японии разработан новый способ упрочнения почвы без использования цемента — материала, который, по данным Всемирного экономического форума, дает до 8% мировых выбросов парниковых газов. Описание технологии, опубликованное в журнале Cleaner Engineering and Technology, предлагает альтернативу: низкоуглеродный отвердитель, созданный из промышленных отходов — переработанного стекла и строительной пыли от производства сайдинга.

В работе учёных из Инженерного колледжа Технологического института Шибаура (SIT) под руководством профессора Шиньи Инадзуми задействованы два вида отходов. Первый — Earth Silica (ES), получаемый из переработанного стекла и выступающий в качестве щелочного стимулятора. Второй — Siding Cut Powder (SCP), побочный продукт, образующийся при производстве фасадных панелей. Исследование показало, что при соединении этих компонентов удаётся получить геополимерный состав, способный стабилизировать почву с прочностью выше установленного для строительных целей порога — 160 кН/м².

— Мы использовали два типа отходов, чтобы создать отвердитель почвы, который не только соответствует отраслевым требованиям, но и помогает решать одновременно две важные задачи: утилизацию строительных отходов и снижение углеродного следа, — отметил в официальном заявлении профессор Инадзуми.

По оценке исследователей, около 94% SCP в настоящее время попадает в отходы. Однако благодаря новому подходу эта фракция может стать ценным строительным ресурсом. Учёные подчеркивают, что потенциальная экономия на жизненном цикле материала, не требующего цемента, может быть значительной. Вместе с тем они указывают на необходимость дополнительных исследований, включая анализ полной стоимости владения и оценки по циклу жизни.

В процессе работы исследователи столкнулись с проблемой выщелачивания мышьяка из переработанного стекла. Чтобы устранить риски, они добавили гидроксид кальция. Это позволило стабилизировать соединения арсената кальция, сделав состав экологически безопасным.

— Устойчивое развитие не может быть достигнуто за счёт снижения экологической безопасности, — подчеркнул профессор.

По мнению авторов, полученный материал может применяться для укрепления оснований мостов, дорог и зданий, особенно на глинистых и нестабильных почвах. Кроме того, он может служить сырьём для создания прочных блоков, пригодных для малоэтажного строительства, а также использоваться в зонах стихийных бедствий, где необходима быстрая стабилизация грунта.

Исследование также демонстрирует возможность масштабирования технологии. Устойчивый геотехнический материал может быть внедрён в различные климатические и почвенные условия, что делает его потенциально универсальным решением в сфере зелёного строительства.

Команда отмечает, что дальнейшие шаги будут включать разработку методик применения на реальных строительных объектах, а также изучение устойчивости и долговечности материала в долгосрочной перспективе.

— Использование отходов в качестве ресурса — это не только про экономию и экологию. Это про переосмысление роли материалов в эпоху ограниченных ресурсов, — добавил Инадзуми.