Сингапурские ученые создадут биоцемент из отходов

Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре нашли способ создания биоцемента из отходов. Они разработали процесс, при котором реакция мочевины с ионами кальция в промышленном карбидном шламе приводит к образованию твердого вещества или осадка. Когда эта реакция происходит в почве, осадок связывает частицы почвы вместе и заполняет промежутки между ними, создавая компактную массу почвы. В результате получается прочный менее проницаемый блок биоцемента.

Как утверждает руководитель исследования председатель Школы гражданского и экологического проектирования профессор Чу Цзянь, создание биоцемента является вполне рентабельным методом укрепления грунта при строительстве или земляных работах, при борьбе с эрозией почв, уменьшением пылевой или ветровой эрозии в пустыне или при строительстве резервуаров с пресной водой на пляжах или в пустыне.

— Биоцемент является устойчивой и возобновляемой альтернативой традиционному цементу и имеет большой потенциал для использования в строительных проектах, требующих обработки земли, — рассказал ученый. — Наше исследование делает биоцемент еще более отвечающим целям устойчивого развития за счет использования в качестве сырья двух типов отходов . В долгосрочной перспективе это не только удешевит производство биоцемента, но и снизит затраты, связанные с утилизацией отходов.

Технологический рецепт

Процесс производства биоцемента требует меньше энергии и генерирует меньше выбросов углерода по сравнению с традиционными методами производства цемента.

Биоцемент команды NTU создается из двух типов отходов: промышленного карбидного шлама — отходов производства газообразного ацетилена и мочевины, содержащейся в моче.

Сначала карбидный шлам обрабатывается кислотой для получения растворимого кальция. Затем к растворимому кальцию добавляют мочевину для образования цементирующего раствора. Затем добавляется бактерии, которые расщепляют мочевину, образуя при этом ионы карбоната.

Эти ионы вступают в реакцию с растворимыми ионами кальция происходит микробно-индуцированное осаждение кальцита (MICP). В результате этой реакции образуется карбонат кальция — твердый твердый материал, который естественным образом содержится в меле, известняке и мраморе.

Когда эта реакция происходит в почве или песке, образующийся в результате карбонат кальция связывает частицы почвы или песка вместе, увеличивая их прочность, и заполняет поры между ними, чтобы уменьшить просачивание воды через материал. Тот же процесс можно использовать и на стыках скал, что позволяет ремонтировать наскальные рисунки и статуи.

Грунт, армированный биоцементом, имеет прочность на неограниченное сжатие до 1,7 МПа, что выше, чем у такого же грунта, обработанного эквивалентным количеством цемента.