Стройматериалы будущего зачем нужны живые кирпичи и светящийся бетон
Обновлено: 11.05.2024
Готовы построить дом из окурков? А дачу из прозрачного дерева? Шутки шутками, но это реальная технология! Рассказываем о 7 инновационных строительных материалах, которые точно вас удивят.
Больше всего ученые экспериментируют с кирпичом
1. Кирпичи из окурков
Это придумка австралийских ученых. Изначально они решали экологическую проблему, а не искали новый стройматериал. Исследователей беспокоил 1 триллион тонн сигаретных окурков, которые выбрасывают каждый год.
Чтобы избавиться от мусора, ученые предложили добавлять окурки в обычные кирпичи. И выяснили мощную особенность: всего 1% окурков в составе уменьшает энергозатраты на обжиг в два раза! Представляете, какая экономия?
Также оказалось, что из-за окурков кирпич стал легче и хуже проводит тепло. То есть стены, построенные из «кирпича-курильщика», сохраняют больше тепла в доме. А это опять плюсик для природы и климата.
2. Охлаждающий кирпич
Стройматериал родом из жаркой Каталонии. В состав кирпича, кроме глины, добавили стрейчевую ткань (кто бы мог подумать!) и гидрогелевые шарики. Как кирпич охлаждает? Он копит много влаги — в 500 раз больше своего веса. Потом под действием высоких температур влага испаряется, снижая градус помещения на 5-6°C.
Правда, есть ограничение на строительство: такой кирпич подходит только для теплых регионов. Сильные холода могут заморозить гидрогель в составе и разорвать кирпич изнутри.
3. Кирпич-фильтр
Это дело рук Кармен Трюделл, доцента архитектуры из Калифорнийского политеха. Она хотела, чтобы стены дома защищали жильцов от вредной пыли и токсинов с улицы, и… сделала дышащий кирпич!
Форма у материала необычная. Каждый кирпич состоит из двух блоков и пластикового фильтра, который не пропускает частицы размером больше 10 микрон. То есть пыль оседает в стене, а жильцы получают здоровый очищенный воздух.
4. Кирпичи из грибов
Да, и такие бывают. Изобретатель Филипп Росс выяснил, что высушенная грибница — крайне прочная водостойкая вещь. Ей можно придать желаемую форму. А еще грибные кирпичи не горят, обеспечивают хорошую теплоизоляцию и на 100% экологичные.
Сейчас ученый собирает из уникального материала стулья и табуреты, но гарантирует — грибница заменит в будущем пластик и даже бетон.
Но все из кирпича не построишь! Вот что еще придумали находчивые ученые
5. Прозрачная древесина
Ее делают из одного компонента дерева — лигнина, смешивая с акрилом. В итоге получается прозрачный и прочный как бетон стройматериал.
Суперсила прозрачной древесины — светопоглощение. Днем материал копит солнечный свет и тепло, а в темное время суток отдает его дому. Получается энергоэффективный дом :) Или как минимум замена пластику и стеклу.
6. Марсианский бетон
Нет, его не доставлял с Красной планеты Илон Маск. Так ученые назвали бетон без воды: вместо нее используют серу, расплавленную при 240°C. Сухую составляющую делают из диоксида кремния, оксида алюминия, оксида железа и диоксида титана — аналога марсианского грунта. Отсюда и название.
7. Люмобетон
Светящийся бетон из Мексики. По структуре материал не отличается от классического бетона — в него лишь добавлены люминесцентные пигменты. Они могут светиться в темноте по 6-12 часов, а срок их службы — больше 200 лет. Люмобетон используют для фасадов, декоративных дорожек, столешниц и даже садовых скульптур.
За этими материалами — стройки будущего!
Сейчас это кажется лишь лабораторным экспериментом. Но когда-то и теплые полы, и простой бетон казались нереальной технологией :) Время покажет!
Какой стройматериал понравился больше всего? Рассказывайте в комментариях и делитесь другими строительными изобретениями. И не забывайте читать другие интересные статьи о строительстве:
Стройматериалы — еще одна сфера, с которой связаны большие выбросы CO2. Одно лишь производство цемента дает 7% мировых выбросов углекислоты: больше, чем выбросы всех грузовиков Земли. Но и тут прогресс не стоит на месте
Исследователи из Университета Колорадо создали новый стройматериал, используя процесс биоминерализации, в данном случае речь идет о бактериях, которые соединяют песчинки между собой и преобразуют энергию света в энергию химических связей. В числе преимуществ нового материала — превращение углекислого газа в органические вещества в процессе фотосинтеза. Это положительное отличие от бетона, при производстве которого углекислый газ, напротив, выбрасывается в атмосферу.
По сведениям The New York Times, для создания материала использовали цианобактерии — их поместили в смесь теплой воды, песка и питательных веществ. Бактерии начали производить карбонат кальция, постепенно скрепляя песчинки. Для укрепления материала и ускорения его производства в эту смесь исследователи добавили желатин, который купили в местном супермаркете. Пока материал не выдерживает тех нагрузок, на которые рассчитан обычный бетон.
Постепенно бактерии в этом строительном материале начинают умирать. Однако даже через несколько недель от такого бруска можно отрезать кусок, поместить в раствор, и бактерии начнут создавать материал снова. Можно использовать не только песок, но и, например, старый переработанный цемент, который иначе пошел бы в отходы. Теперь основная задача исследователей — сделать материал по-настоящему прочным.
Проект финансировался Управлением перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA). Американским военным понадобился строительный материал, который можно использовать в отдаленных районах. По словам Уилла Шрубара, исследователя, участвующего в проекте, подобную технологию можно было бы использовать и при строительстве на других планетах, поскольку доставлять туда строительный материал нереально.
Есть и другие варианты. Так, сотрудник Мельбурнского королевского технологического университета Аббас Мохаджерани отстаивает идею создания кирпичей из переработанных фекалий. «Кирпичи из твердых биологических отходов выглядят и пахнут так же, как обожженные кирпичи, они имеют схожие физические и механические характеристики», — говорит он.
По словам Мохаджерани, если такие кирпичи будут изготавливаться на месте, а не привозиться, удастся сократить выброс углекислого газа, сэкономить землю и энергию. По статистике, за один только день в Нью-Йорке образуется 1200 тонн нечистот. Причем в мире этот объем растет вместе с ростом населения.
Согласно данным, которые приводит Аббас Мохаджерани, в мире в год производится 1,5 трлн кирпичей, для чего требуется 3,13 млрд кубометров глины. По его подсчетам, если 15% производимых кирпичей будут на 15% состоять из твердых биологических отходов, то ущерб окружающей среде от хранения этих отходов будет полностью устранен, не говоря уже о сокращении выбросов CO2.
Подписывайтесь и читайте нас в Яндекс.Дзене — технологии, инновации, эко-номика, образование и шеринг в одном канале.
Кирпичи из переработанного пластика и углекислого газа, прозрачная древесина, способная пропускать свет и сохранять тепло, светящийся цемент — далеко не полный список строительных материалов, которые разработали ученые и исследователи со всего мира.
Главное, что их объединяет, — экологичность, экономичность и умные технологии. Рассказываем о некоторых из них.
Что такое инновационные стройматериалы
К инновационным можно отнести материалы, которые имеют уникальную технологию производства, состав и чья новизна подтверждена патентами. Сюда можно отнести материалы с переработанной составляющей либо подтвержденные экологическим сертификатом, то есть произведенные в таких условиях, которые не наносят вред окружающей среде.
Бетон, пропускающий электричество
Инженеры Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с коллегами из Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления (ВСГУТУ) недавно разработали сверхпрочный карбоновый бетон, способный проводить электричество. Об этом рассказали в пресс-службе ДВФУ.
Часть цемента в новом бетоне заменили на зольные и шлаковые отходы энергетических производств и отходы обработки гранита. За счет этого производство нового бетона экономичнее и экологичнее. Для электропроводимости вместо дорогих карбоновых нанотрубок в смесь добавили обычные карбоновые наночастицы. Они стали побочным продуктом переработки угля электрическими разрядами в плазменном реакторе по специальной технологии, разработанной профессором Сергеем Буянтуевым из ВСГУТУ.
Благодаря низкой пористости он пропускает меньше воды, пара и более долговечен. Использовать «электрический» бетон можно для производства специальных поверхностей-обогревателей, которыми могут выступать стены гаражей, парковок, бетонный пол, тротуарная плитка. Можно даже возводить самовосстанавливающиеся конструкции, где поверхность будет выступать одновременно сенсором влаги, огня и деформаций, а повреждения способны устраняться за счет воздействия электромагнитного поля.
В перспективе из нового бетона можно делать дорожное полотно, от которого автомобили и электромобили будут получать энергию бесконтактным образом. Чтобы осуществить эти планы, ученым еще предстоит решить задачу стабильности карбоновых частиц в бетонной смеси.
Кирпичи из переработанного пластика
Австралийские ученые из Университета Флиндерса этой весной заявили о создании кирпичей, которые получены из пластиковых отходов, растительного волокна и песка.
Ученые переработали пластиковые отходы и растительное сырье. Из полученной субстанции они изготовили порошкоподобный каучук, который стал основой для создания кирпичей и цемента. Полученное вещество можно нагревать, сжимать и растягивать. Данные свойства позволяют использовать новый кирпич не только в строительстве, но и при ремонте автомобилей. Полученный каучук можно смешивать с наполнителями, создавая новые композитные материалы, а также многократно измельчать и перерабатывать.
В настоящее время строительная отрасль приносит около 20% выбросов углекислого газа. Большинство из этих выбросов связаны с созданием и использованием строительных материалов. Новая технология позволяет сократить вредное воздействие на окружающую среду.
В прошлом году сотрудники Королевского технологического института в Стокгольме разработали прозрачную древесину, которая позволяет заменить привычное стекло.
Исследования заняли несколько лет, ученым пришлось доказать, что прозрачная древесина по своим теплоизоляционным характеристикам превосходит стекло. Исследователи удалили из древесины лигнин — компонент клеточных стенок, поглощающий свет. После чего материал пропитали акрилом. В результате ученые получили прозрачную древесину, способную пропускать солнечный свет. Затем дерево пропитали специальным полимером, который аккумулирует тепло.
В итоге они получили материал, который пропускает свет и помогает сохранять тепло. Днем прозрачная древесина будет поглощать тепло и охлаждать помещение. Ночью полимер, входящий в состав дерева, начнет затвердевать и отдавать накопленную за день энергию.
Материал также может выдерживать высокие нагрузки и является биоразлагаемым, что облегчает его утилизацию. Проблема может возникнуть с акрилом, но его ученые планируют заменить другим материалом. Сейчас разработчики занимаются масштабированием технологии, чтобы запустить массовое производство прозрачной древесины. Применять новый материал в строительстве планируется в ближайшие пять лет.
Строительные блоки из морской соли
Впервые использовать полученные после опреснения запасы соли в качестве строительного материала предложил Нидерландский архитектор Эрик Джоберс.
Его изобретение основано на процессе извлечения соли из морской воды с использованием энергии солнца. Из смеси соли с крахмалом получают блоки, которые похожи на кирпичи. Для большей надежности поверхность соляных блоков покрывают материалом на основе эпоксидной смолы.
Разработанная технология делает процесс опреснения морской воды безотходным и может использоваться в районах с засушливым климатом. Сейчас соляные кирпичи применяют в облицовке саун и бань, они способны выдерживать высокие температуры.
Архитектор разработал проект строительства небольшого города в Катаре с применением соляных блоков. В регионе существует дефицит строительных материалов — в пустыне нет ни дерева, ни глины, кроме того, существуют проблемы с водой. Материал для соляных кирпичей планируется добывать из вод Персидского залива.
Ученые из Колорадского университета в США разработали экологически чистый бетон, который способен размножаться. Новый строительный материал представляет собой биоминерализованную гидрогелево-песчаную субстанцию, которая благодаря работе бактерий превращает песок в кирпичи.
При создании бетона ученые поместили специальные бактерии в питательную среду гидрогеля и смешали с песком. Бактерии получают питание из этой среды, растут и производят карбонат кальция. Таким образом, идут процессы минерализации и вырастает небольшой кирпич. Если его разбить, то через некоторое время он превратится в два полноценных кирпича. Для этого к каждой половине надо добавить песок, гидрогель и питательные веществ. Ученым уже удалось вырастить восемь кирпичей из одного «родительского».
Материал так же прочен, как и обычный бетон, утверждают ученые. Исследователи уверены, что у нового бетона большие возможности применения от привычного строительства до использования его в космосе.
Кроме того, «живой» бетон является экологичным, при его производстве почти не выделяется углекислый газ. Сейчас ученые занимаются разработкой технологии, позволяющей применять такой бетон в условиях засухи, которая ставит под угрозу выживание бактерий в материале.
Мексиканский ученый Хосе Карлос Рубио несколько лет назад разработал светоизлучающий цемент. Он изменил микроструктуру цемента, добавив в материал флуоресцентные компоненты, способные поглощать солнечную энергию и возвращать ее в окружающую среду в виде излучающего света. В результате получился строительный материал, который в течение дня может поглощать солнечную энергию, а затем излучать ночью.
Новый флуоресцирующий цемент обладает высокой устойчивостью к ультрафиолетовым лучам и имеет расчетную срок службы около 100 лет. Кроме того, он является экологически более чистым, так как изготавливается с использованием природных материалов, мела и глины. Единственным побочным продуктом производства цемента является водяной пар.
Светящийся цемент можно использовать при строительстве дорог и тротуаров — он сможет освещать их в темное время суток, что позволит снизить потребность в электроэнергии. Ученый уже разработал цемент с излучением синего и зеленого цветов, при этом интенсивность света можно регулировать во избежание ослепления водителей или велосипедистов.
Вера Бурцева, руководитель рабочей группы по разработке экологического стандарта GREEN ZOOM:
— Российские застройщики с осторожностью используют инновационные материалы, это объясняется тем, что строительная отрасль всегда была консервативной. При этом в девелоперской среде есть интерес к экологичным материалам — они влияют на качество будущей среды, а следовательно, на здоровье. Но, по нашим данным, только каждый десятый объект, который проходит сертификацию по системе устойчивого развития GREEN ZOOM, использует ощутимый процент инновационных материалов.
Ксения Лукьященко, руководитель отдела экологической сертификации EcoStandard group:
— Долю использования инновационных материалов в строительстве сложно оценить, все-таки массовое строительство пользуется стандартными решениями, изредка пробуя какие-то инновации.
Тут важен масштаб инновации и экономическая эффективность. В значительной части случаев инновационные материалы или решения дороже, поэтому их распространение по понятным причинам ограничено. Кроме того, зачастую проблемой на пути их использования является отсутствие нормативной базы, допускающей или косвенно ограничивающей их применение.
Крупные производители ежегодно вкладывают часть средств в разработки материалов, инновационных продуктов. Часто это продукт для узких случаев использования.
Кирпичи из переработанного пластика и углекислого газа, прозрачная древесина, способная пропускать свет и сохранять тепло, светящийся цемент — далеко не полный список строительных материалов, которые разработали ученые и исследователи со всего мира. Главное, что их объединяет, — экологичность, экономичность и умные технологии. Рассказываем о некоторых из них.
Что такое инновационные стройматериалы
К инновационным можно отнести материалы, которые имеют уникальную технологию производства, состав и чья новизна подтверждена патентами. Сюда можно отнести материалы с переработанной составляющей либо подтвержденные экологическим сертификатом, то есть произведенные в таких условиях, которые не наносят вред окружающей среде.
Бетон, пропускающий электричество
Инженеры Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с коллегами из Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления (ВСГУТУ) недавно разработали сверхпрочный карбоновый бетон, способный проводить электричество. Об этом рассказали в пресс-службе ДВФУ.
Часть цемента в новом бетоне заменили на зольные и шлаковые отходы энергетических производств и отходы обработки гранита. За счет этого производство нового бетона экономичнее и экологичнее. Для электропроводимости вместо дорогих карбоновых нанотрубок в смесь добавили обычные карбоновые наночастицы. Они стали побочным продуктом переработки угля электрическими разрядами в плазменном реакторе по специальной технологии, разработанной профессором Сергеем Буянтуевым из ВСГУТУ.
Благодаря низкой пористости он пропускает меньше воды, пара и более долговечен. Использовать «электрический» бетон можно для производства специальных поверхностей-обогревателей, которыми могут выступать стены гаражей, парковок, бетонный пол, тротуарная плитка. Можно даже возводить самовосстанавливающиеся конструкции, где поверхность будет выступать одновременно сенсором влаги, огня и деформаций, а повреждения способны устраняться за счет воздействия электромагнитного поля.
В перспективе из нового бетона можно делать дорожное полотно, от которого автомобили и электромобили будут получать энергию бесконтактным образом. Чтобы осуществить эти планы, ученым еще предстоит решить задачу стабильности карбоновых частиц в бетонной смеси.
Кирпичи из переработанного пластика
Австралийские ученые из Университета Флиндерса этой весной заявили о создании кирпичей, которые получены из пластиковых отходов, растительного волокна и песка.
Ученые переработали пластиковые отходы и растительное сырье. Из полученной субстанции они изготовили порошкоподобный каучук, который стал основой для создания кирпичей и цемента. Полученное вещество можно нагревать, сжимать и растягивать. Данные свойства позволяют использовать новый кирпич не только в строительстве, но и при ремонте автомобилей. Полученный каучук можно смешивать с наполнителями, создавая новые композитные материалы, а также многократно измельчать и перерабатывать.
В настоящее время строительная отрасль приносит около 20% выбросов углекислого газа. Большинство из этих выбросов связаны с созданием и использованием строительных материалов. Новая технология позволяет сократить вредное воздействие на окружающую среду.
Прозрачная древесина
В прошлом году сотрудники Королевского технологического института в Стокгольме разработали прозрачную древесину, которая позволяет заменить привычное стекло.
Исследования заняли несколько лет, ученым пришлось доказать, что прозрачная древесина по своим теплоизоляционным характеристикам превосходит стекло. Исследователи удалили из древесины лигнин — компонент клеточных стенок, поглощающий свет. После чего материал пропитали акрилом. В результате ученые получили прозрачную древесину, способную пропускать солнечный свет. Затем дерево пропитали специальным полимером, который аккумулирует тепло.
В итоге они получили материал, который пропускает свет и помогает сохранять тепло. Днем прозрачная древесина будет поглощать тепло и охлаждать помещение. Ночью полимер, входящий в состав дерева, начнет затвердевать и отдавать накопленную за день энергию.
Материал также может выдерживать высокие нагрузки и является биоразлагаемым, что облегчает его утилизацию. Проблема может возникнуть с акрилом, но его ученые планируют заменить другим материалом. Сейчас разработчики занимаются масштабированием технологии, чтобы запустить массовое производство прозрачной древесины. Применять новый материал в строительстве планируется в ближайшие пять лет.
Строительные блоки из морской соли
Впервые использовать полученные после опреснения запасы соли в качестве строительного материала предложил Нидерландский архитектор Эрик Джоберс.
Его изобретение основано на процессе извлечения соли из морской воды с использованием энергии солнца. Из смеси соли с крахмалом получают блоки, которые похожи на кирпичи. Для большей надежности поверхность соляных блоков покрывают материалом на основе эпоксидной смолы.
Разработанная технология делает процесс опреснения морской воды безотходным и может использоваться в районах с засушливым климатом. Сейчас соляные кирпичи применяют в облицовке саун и бань, они способны выдерживать высокие температуры.
Архитектор разработал проект строительства небольшого города в Катаре с применением соляных блоков. В регионе существует дефицит строительных материалов — в пустыне нет ни дерева, ни глины, кроме того, существуют проблемы с водой. Материал для соляных кирпичей планируется добывать из вод Персидского залива.
Ученые из Колорадского университета в США разработали экологически чистый бетон, который способен размножаться. Новый строительный материал представляет собой биоминерализованную гидрогелево-песчаную субстанцию, которая благодаря работе бактерий превращает песок в кирпичи.
При создании бетона ученые поместили специальные бактерии в питательную среду гидрогеля и смешали с песком. Бактерии получают питание из этой среды, растут и производят карбонат кальция. Таким образом, идут процессы минерализации и вырастает небольшой кирпич. Если его разбить, то через некоторое время он превратится в два полноценных кирпича. Для этого к каждой половине надо добавить песок, гидрогель и питательные веществ. Ученым уже удалось вырастить восемь кирпичей из одного «родительского».
Материал так же прочен, как и обычный бетон, утверждают ученые. Исследователи уверены, что у нового бетона большие возможности применения от привычного строительства до использования его в космосе.
Кроме того, «живой» бетон является экологичным, при его производстве почти не выделяется углекислый газ. Сейчас ученые занимаются разработкой технологии, позволяющей применять такой бетон в условиях засухи, которая ставит под угрозу выживание бактерий в материале.
Светящийся цемент
Мексиканский ученый Хосе Карлос Рубио несколько лет назад разработал светоизлучающий цемент. Он изменил микроструктуру цемента, добавив в материал флуоресцентные компоненты, способные поглощать солнечную энергию и возвращать ее в окружающую среду в виде излучающего света. В результате получился строительный материал, который в течение дня может поглощать солнечную энергию, а затем излучать ночью.
Новый флуоресцирующий цемент обладает высокой устойчивостью к ультрафиолетовым лучам и имеет расчетную срок службы около 100 лет. Кроме того, он является экологически более чистым, так как изготавливается с использованием природных материалов, мела и глины. Единственным побочным продуктом производства цемента является водяной пар.
Светящийся цемент можно использовать при строительстве дорог и тротуаров — он сможет освещать их в темное время суток, что позволит снизить потребность в электроэнергии. Ученый уже разработал цемент с излучением синего и зеленого цветов, при этом интенсивность света можно регулировать во избежание ослепления водителей или велосипедистов.
Для создания «кирпичной династии» требуется песок, гидрогель из пластика и цианобактерии. Это всем известные сине-зеленые водоросли, вызывающие цветение воды. Засыпаем все в каркас размером с обувную коробку. В течение суток бактерии вырабатывают кальций, который связывает гель в твердый материал. Получается самоотверждающийся кирпич.
Кирпич может оставаться «живым» при определенной температуре и влажности в течение долгого времени, то есть умеет сам «ремонтировать» собственные трещины. Кусочек кирпича, как дрожжевая закваска для теста, может быть использован для «рождения» новых кирпичей. Выпекать ничего не надо.
Конечно, такой кирпич не заменит вредный, но прочный бетон, однако для фасада идеален. Living building materials («живые строительные материалы») - новый класс стройматериалов с биофункциями.
Бетон, возможно, - одно из худших изобретений человечества. Помогая построить высокие, прочные здания, он наносит больше вреда нашей планете, чем любой другой материал на Земле. Должен быть лучший способ!
Живые строительные материалы – это будущее в стройиндустрии.
Бактерии начинают процесс роста и минерализации в песчано-гидрогелевой «компании».
Исследователи University of Colorado уже вырастили от родителя-кирпича три поколения. То есть кирпич-исходник стал прадедушкой с правнуками.
Пока технология далека от массового применения, однако легко представить, как эти «живые» кирпичи могут быть полезны в отдаленных районах, где много песка.
«Живые» кирпичи можно было бы использовать в фасадах или везде, где нужен стандартный кирпич. И то, чего живым кирпичам не хватает в несущих качествах, они приобретают в эксплуатационной гибкости. Их можно «подстегнуть» (температура, влажность), чтобы восстановить свои собственные трещины.
Хотя бактериальный стройматериал не так прочен, как бетон, однако такие кирпичи могут уменьшить углеродный след здания, самовосстанавливаться и даже размножаться.
Читайте также: