Svi mi u građevini znamo jednu neoborivu činjenicu, beton je temelj savremene civilizacije. Od temelja porodičnih kuća do najviših nebodera, ovaj materijal nosi svet na svojim leđima. Međutim, svi takođe dobro znamo i njegovu najveću manu. Proizvodnja cementa, ključnog veziva u betonu, zahteva ogromne količine energije i odgovorna je za veliki deo globalne emisije ugljen-dioksida.

Zbog toga inženjeri širom sveta godinama pokušavaju da pronađu odgovarajuću zamenu za deo cementa u mešavini. Bilo je tu raznih pokušaja, od pepela i zgure do biouglja od drveta i pirinčane ljuske. Ali, tim naučnika iz Indije nedavno je otišao korak dalje i ponudio rešenje koje zvuči kao naučna fantastika ili neslana šala. Napravili su beton u kome deo cementa zamenjuje biougalj dobijen od ljudskog fekalnog otpada.

Što je najzanimljivije od svega, ovaj beton ne samo da funkcioniše, već je u nekim segmentima znatno čvršći od standardnog.

Kako izmet uopšte završava u betonskoj mešavini?

Istraživači sa Univerziteta Manipal u Džajpuru (Indija), predvođeni građevinskim inženjerom Raguvešom Tivarijem, odlučili su da iskoriste resurs koji čovečanstvo proizvodi u neograničenim količinama. Ljudski fekalni mulj se u specijalizovanim postrojenjima najpre suši, a zatim podvrgava procesu pirolize, odnosno zagreva se na temperaturama od 350 do 450 stepeni Celzijusa u sredini sa minimalno kiseonika.

Dobijeni biougalj se zatim melje i prosejava dok se ne dobije fini prah, koji po svojoj teksturi podseća na sam cement. Naučnici su ovim prahom zamenili 5%, 10% i 15% cementa u standardnoj betonskoj mešavini i poslali uzorke na laboratorijska ispitivanja.

Rezultati su iznenadili čak i same istraživače.

Beton u kome je 5% ili 10% cementa zamenjeno biougljem od fekalnog mulja nije izgubio na kvalitetu, već je tokom perioda negovanja od 91 dana zabeležio drastičan skok čvrstoće:

• Sa 5% biouglja: Čvrstoća na pritisak bila je veća za 20%, dok je čvrstoća na savijanje porasla za 36%.
• Sa 10% biouglja: Čvrstoća na pritisak skočila je za 21%, a čvrstoća na savijanje za neverovatnih 42%.

Pored većih čvrstoća, ovaj beton je pri udeli od 5% biouglja upijao manje vode, imao manju poroznost i manje se skupljao prilikom sušenja u poređenju sa klasičnim betonom. Naravno, granica postoji. Kada su zamenili 15% cementa, ukupna čvrstoća betona je počela da opada, jer je mikrostruktura postala poroznija i slabije povezana.

U čemu je tajna ove hemijske reakcije?

Inženjerski posmatrano, ovde se dešavaju tri veoma važna procesa na mikroskopskom nivou:

1. Unutrašnje negovanje betona: Čestice biouglja su izuzetno porozne. One tokom spravljanja betona upijaju vodu i zatim je postepeno oslobađaju unutar mešavine dok beton očvršćava. Praktično dobijamo mikro rezervoare vode koji omogućavaju potpuniju hidrataciju cementa.
2. Pucolanska reakcija: Biougalj je bogat silicijum-dioksidom. On stupa u reakciju sa nusproizvodima hidratacije cementa i stvara dodatne kalcijum-silikate, koji su direktno odgovorni za čvrstoću. Ovo je konceptualno veoma slično načinu na koji su stari Rimljanin pravili svoj čuveni trajni beton, samo što se umesto vulkanskog pepela koristi prerađeni otpad.
3. Efekat punioca (mikro-filder): Sitne čestice biouglja fizički popunjavaju mikroskopske praznine između agregata i cementne paste, stvara se gušća i kompaktnija struktura.

Da li je ovo budućnost gradnje?

Iako rezultati iz laboratorije deluju impresivno, prerano je da očekujemo kamione miksere sa ovakvim betonom na domaćim gradilištima.

Pre bilo kakve praktične primene, naučnici moraju da sprovedu dodatna ispitivanja trajnosti u realnim uslovima. Potrebno je proveriti kako se ovaj materijal ponaša pri ciklusima smrzavanja i odmrzavanja, kako reaguje na mraz, so i visoke temperature, ali i rešiti pitanje teških metala koji se prirodno mogu naći u kanalizacionom mulju. Moramo biti sigurni da se nikakve štetne materije neće ispirati iz betona i dospeti u životnu sredinu.

Ipak, sama ideja da materijal koji predstavlja ogroman ekološki problem i teret za gradske sisteme pretvorimo u sirovinu koja unapređuje građevinske materijale pokazuje u kom pravcu industrija mora da se razvija. Ako uspemo da smanjimo potrošnju cementa za samo 5% do 10%, i to pomoću resursa koga čovečanstvo nikada neće oskudevati, napravićemo ogromne korake ka održivijem građevinarstvu.