Oplata od 3D pene smanjuje potrošnju betona

3D štampane elemente oplate napravljene od reciklirane mineralne pene koristili su istraživači Saveznog instituta za tehnologiju iz Ciriha (ETH Zurich) da bi napravili prefabriokovanu betonsku ploču, za koju kažu da je lakša i bolje izolovana, a koristi čak 70% manje materijala.

3D štampani elementi oplate (Foto: Patrick Bedarf)

Sistem poznat kao FoamWork koristi pravougaoni kalup ispunjen sa 24 elementa mineralne oplate različitih veličina i oblika. Beton se nalije oko njih i ostavi da se osuši, stvarajući šuplje ćelije po celoj ploči.

Na ovaj način dobija se dovoljno čvrsta ploča, ojačana duž glavnih linija naprezanja, uz smanjen utrošak betona za njenu izradu.

Oko elemenata oplate naliva se beton (Foto: Patrick Bedarf)

Zahvaljujući ovome, emisija ugljenika mogla bi se značajno smanjiti u građevinarstvu, naročito kada se uzme u obzir da je cement najveći pojedinačni emiter CO₂ na svetu. Proizvodnja cementa u ukupnoj emisiji učestvuje sa čak 7%.

Još jedna prednost ovakve proizvodnje je promena dimenzija celokupne nosive konstrukcije, čime bi se smanjio napor pri transportu i rukovanju na gradilištima.

Elementi oplate su 3D štampani pomoću autonomne robotske ruke koristeći mineralnu penu, koja se tradicionalno pravi od penastog cementa i sve više koristi kao izolacioni materijal u građevinartsvu zbog svoje velike poroznosti.

3D štampa pomoću robotske ruke (Foto: Patrick Bedarf)

Da bi se smanjila emisija ugljenika, naučnici su koristili alternativu napravljenu od takozvanog "letećeg pepela", otpadnog proizvoda iz termoelektrana.

Finalni FoamWork elementi se mogu ostaviti na mestu radi poboljšanja izolacije prefabrikovane betonske ploče ili reciklirati i ponovo odštampati da bi se stvorila nova oplata.

Ako uzmemo u obzir da se u procesu aditivne proizvodnje ne stvaraju otpadni proizvodi, znači da ceo sistem ima potencijal da bude bez otpada.

Oplata se može ukloniti ili ostaviti radi poboljšanja izolacije (Foto: Patrick Bedarf)

Oblik i konfiguracija unutrašnjih ćelija mogu biti prilagođeni za stvaranje niza betonskih građevinskih elemenata, od zidova do čitavih krovova.

Zbog ogromne emisije ugljenika, Globalna asocijacija za cement se nedavno obavezala da će do 2050. godine dostići neto nultu emisiju. Za postizanje ovog cilja, neophodno je naći zamenu za klinker - sastojak cementa sa najviše ugljenika, kao i korišćenje tehnologija za prikupljanje ugljenika, kako bi se uklonile emisije nastale u procesu proizvodnje klinkera.

Ovaj proces trenutno uključuje sagorevanje kalcijum karbonata na visokim temperaturama. Pri ovom izdvajanju kalcijuma potrebnog za stvaranje cementa, ugljenik se ispušta u atmosferu.

Dok se nove tehnologije proizvodnje cementa ne usvoje u širem obimu, arhitektama preostaje jedino da štedljivije koriste materijale sa visokim sadržajem ugljenika, kao što su beton i čelik.