Istraživači sa Tehnološkog univerziteta Chalmers u Švedskoj i Centra za nauku o drvetu Wallenberg prvi put su testirali hidrogel materijal napravljen od nanoceluloze i algi kao alternativni, ekološki prihvatljiviji materijal za arhitektonske primene. Istraživanje pokazuje kako se ovaj obilno dostupan i održiv materijal može koristiti za 3D štampanje širokog spektra arhitektonskih komponenti, trošeći znatno manje energije u odnosu na tradicionalne metode gradnje.
Nanoceluloza kao sušeni arhitektonski materijal (Foto: Chalmers University of Technology/Emma Fry)
U radu objavljenom u časopisu Materials and Design pod naslovom "Robotski 3D štampane arhitektonske membrane od ambijentalno sušenog celuloznog nanofibril-alginatnog hidrogela", istraživači su predstavili kako industrija građevinarstva, koja trenutno troši 50% svetskih fosilnih resursa i generiše 40% globalnog otpada, može preći na zeleniji put kroz primenu biomaterijala.
Nanoceluloza, koja se već koristi u biomedicini zbog svoje biokompatibilnosti i sposobnosti zadržavanja vlažnosti, prvi put je sada iskorišćena kao sušeni arhitektonski materijal. Istraživački tim je koristio nanocelulozna vlakna i vodu, uz dodatak materijala na bazi algi poznatog kao alginat, koji je materijalu omogućio fleksibilnost nakon sušenja.
Oglas
Malgorzata Zboinska, vodeći autor studije, naglasila je da je ovo prvi put da se istražuje arhitektonska primena hidrogela nanoceluloze, pružajući do sada nedostajuće znanje o njegovim karakteristikama koje se tiču dizajna. Demonstrirana je prilagodljivost ovih karakteristika kroz digitalni dizajn i robotsko 3D štampanje.
Zboinska i njen tim dizajnirali su različite putanje alata koje se koriste u procesu robotskog 3D štampanja kako bi videli kako će se hidrogel nanoceluloze ponašati kada se osuši u različitim oblicima i uzorcima. Ovi sušeni oblici mogli bi se koristiti kao osnova za dizajn širokog spektra samostalnih arhitektonskih komponenti, poput laganih pregradnih zidova, roletni, akustičnih panela za zvučnu izolaciju i sistema zidnih panela.
3D štampanjem se štede prirodni resursi (Foto: Materials & Design)
Celuloza je najrasprostranjenija ekološki prihvatljiva alternativa plastici i nusproizvod najvećih industrija u svetu kao što su poljoprivreda, šumarstvo i proizvodnja papira.
Evropski zeleni plan predviđa da do 2030. godine zgrade u Evropi treba da postanu efikasnije u korišćenju resursa, što se može ostvariti kroz povećanu upotrebu i reciklažu materijala poput nanoceluloze. Istovremeno, naglašava se značaj naprednih digitalnih tehnika kao ključnih alata za postizanje ciljeva održivosti.
Zboinska je istakla da 3D štampanje predstavlja veoma efikasnu tehniku u pogledu resursa, omogućavajući proizvodnju bez upotrebe kalupa i formi za livenje, čime se smanjuje količina otpadnog materijala. Navela je i da je ova tehnika energetski efikasna jer ne zahteva upotrebu toplote, već samo vazdušni pritisak, što dovodi do značajne uštede energije jer se rad odvija na sobnoj temperaturi.
Proces koristi svojstvo stanjivanja hidrogela nanoceluloze koje omogućava da materijal postane tečan pod pritiskom i koristi se za 3D štampanje, ali zadržava oblik kada se pritisak ukloni. Zahvaljujući ovome je moguć rad bez energetski intenzivnih procesa koji su uobičajeni u građevinskoj industriji.
Zboinska je naglasila da su tradicionalni građevinski materijali dizajnirani da traju stotinama godina i imaju predvidljivo ponašanje i homogene osobine, za razliku od biobaziranih materijala koji sadrže organsku materiju dizajniranu da se biološki razgradi i vrati u prirodu. Stoga je potrebno steći potpuno novo znanje o tome kako ih primeniti u arhitekturi i kako prihvatiti njihove kraće životne cikluse i heterogene obrasce ponašanja.
Istraživači su naglasili da je važno poboljšati i dizajn biobaziranih materijala kako bi ih korisnici prihvatili na putu ka cirkularnoj ekonomiji i održivoj gradnji.
