Cientistas da Universidade de Tartu e da Universidade Estoniana de Ciências da Vida criaram um material de construção consistindo principalmente de turfa e cinza de xisto betuminoso que poderia reduzir os custos de construção de uma casa privada em quase dez vezes. O objetivo era criar um material de construção autossuficiente com base nos recursos naturais locais e resíduos que pudesse ser usado em casas de impressão 3-D de até dois andares diretamente no local da construção.

As áreas úmidas cobrem cerca de 22 por cento da área da Estônia, mas a turfa que cresce lá não é amplamente utilizada. Apenas a parte superior mais seca da camada de turfa foi considerada utilizável. A parte não utilizada é deixada para se deteriorar. Essa turfa também pode ser usada de maneira economicamente vantajosa. Muitas frações podem ser separadas da turfa, por exemplo, substâncias húmicas e ceras, e o resíduo final pode até ser aproveitado para a produção de celulose.

O método mais popular de mineração de turfa é a moagem. Durante a moagem, Camadas de 10 a 20 mm são removidas do depósito de turfa e deixadas para secar. Para que esse método valha a pena, a maioria dos campos de moagem tem mais de 100 hectares.

Aumentando o valor do desperdício

"Até aqui, ninguém produziu compósito de turfa como material de construção porque a turfa impede o endurecimento de muitos materiais. Em nosso projeto, conseguimos superar esse problema, "disse Liiv. Em vez do cimento usual, cientistas de Tartu usam cinza de xisto betuminoso como aglutinante em sua mistura. Na Estônia, estima-se que cerca de 7 milhões de toneladas de cinzas de xisto betuminoso são criadas em um ano, apenas 5 por cento do qual é reutilizado. O resto é depositado em morros de cinzas e isso cria uma poluição ambiental considerável.

A cinza de xisto betuminoso é classificada como resíduo perigoso porque se torna muito básica quando em contato com a água (pH quase 13). Contudo, cinzas com esse pH são a melhor escolha para materiais de construção. O material desenvolvido é totalmente inofensivo e seguro para o meio ambiente.

Além disso, durante o teste, os cientistas encontraram uma solução para reduzir o tempo de presa de cerca de 30 dias para um dia. Se o pH de uma solução de poro estiver abaixo de nove, não vai endurecer. Esse problema é resolvido por um pH muito alto, ligando o óxido de potássio e os metais alcalinos encontrados nas cinzas de xisto betuminoso a compostos insolúveis.

Dentro da turfa, a cinza do xisto betuminoso reage com ácidos húmicos e absorve dióxido de carbono. Devido a reações químicas, o aglutinante torna-se concreto e calcário regulares. De acordo com Toomas Tenno, professor da cadeira de química coloidal e ambiental da Universidade de Tartu, aditivos nanométricos, por exemplo. nanossílica ou fumaça de silício, são adicionados à turfa e às cinzas de xisto betuminoso para melhorar suas propriedades.

"Como as partículas são muito pequenas, eles se dissolvem bem e se distribuem uniformemente por todo o material. A fumaça de silício melhora significativamente a qualidade deste material, "disse Tenno.

Demorou cerca de um ano até que a mistura certa fosse encontrada para o material que é forte e tem alta condutividade térmica. Após o endurecimento final, o material é forte e muito leve, tem baixa transferência de calor e é durável. Embora a turfa também seja usada como combustível, o material desenvolvido pelos cientistas é incombustível. O material de turfa atinge sua dureza inicial em 24 horas, mas permanece elástico por um tempo consideravelmente mais longo. Assim, não há necessidade de isolamento ou preenchimento e toda a estrutura torna-se hermética sem adicionar qualquer proteção contra o vento. Além disso, é um bom bloqueador de ruído.

Como a turfa e as cinzas de xisto betuminoso não são muito caras, os construtores ficariam especialmente felizes com o preço do material. De acordo com Liiv, os cientistas calcularam que o custo para a construção de uma estrutura de casa impressa com este material com uma superfície de piso de 100-150 metros quadrados poderia ser de cerca de € 5, 000 (em comparação com a construção da concha de um edifício emoldurado de tamanho equivalente, o que custaria cerca de dez vezes mais).

Por enquanto, a pesquisa, bem como muitos testes, foram concluídos. Problemas com tecnologia de materiais foram resolvidos com sucesso. O material de turfa está pronto para ser fabricado como elementos, mas ainda há muito trabalho a ser feito para a impressão 3-D.