Всяка година по света се генерират милиони тонове дървесни стърготини, като голяма част от тях се изгарят за енергия, което освобождава съхранения въглерод обратно в атмосферата. Изследователски екип от ETH Цюрих и Empa, работещ в областта на науката за дървесни материали, предлага по-устойчива алтернатива.

Ръководен от докторанта Рони Кюрстайнер, екипът разработва рециклируем и огнеустойчив композитен материал, създаден чрез комбиниране на дървесни частици с минерала струвит. Идеята е да се даде нов живот на дървесните отпадъци в строителната индустрия.

Как работи материалът

Иновацията се основава на свързването на дървесни частици със струвит — минерал, който често се образува като отлагания в системите за отпадъчни води. Въпреки че струвитът притежава добри огнеустойчиви свойства, неговата интеграция в дървесни материали е била предизвикателство.

Изследователите решават този проблем чрез използване на ензим, извлечен от семена на диня, който контролира процеса на кристализация на минерала. Това позволява образуването на по-големи кристали, които свързват дървесните частици в здрава и стабилна структура.

Полученият композит се формова и суши при сравнително ниски температури, което значително намалява енергийния разход в сравнение с традиционните строителни материали.

Вградена противопожарна защита

Ключовото предимство на този материал е неговото поведение при високи температури. При нагряване струвитът се разгражда, като отделя водна пара и амоняк. Този процес абсорбира топлината и намалява наличния кислород, което забавя горенето.

Тестовете показват, че материалът се запалва повече от три пъти по-бавно в сравнение с необработена дървесина. След запалване се образува защитен слой от въглероден и минерален остатък, който предпазва вътрешната структура.

Изследователите определят това поведение като „самозащитно“, тъй като материалът активно ограничава разпространението на огъня.

Здравина и приложение

Освен огнеустойчивост, композитът демонстрира и добри механични свойства. В определени случаи той показва по-висока якост на натиск в сравнение с първоначалната дървесина.

Това го прави подходящ за вътрешни строителни приложения като стенни панели и преградни системи, където се изисква комбинация от здравина и пожарна безопасност.

Първоначалните оценки показват, че материалът може да достигне нива на пожароустойчивост, сравними с циментово-свързаните дървесни плоскости, които се използват широко в строителството, но са по-тежки и по-малко устойчиви от екологична гледна точка.

Устойчивост и кръгова икономика

Една от най-важните характеристики на материала е неговият потенциал за рециклиране. При разглобяване компонентите могат да бъдат разделени и използвани повторно за производство на нови панели.

Това позволява дървесните и минералните ресурси да останат в затворен цикъл за по-дълъг период от време.

Допълнително предимство е възможността за използване на струвит, извлечен от пречиствателни станции за отпадъчни води, където той обикновено се счита за проблем поради натрупвания и запушвания. Превръщането му в ресурс подпомага едновременно управлението на отпадъците и устойчивото строителство.

Предизвикателства пред внедряването

Основното предизвикателство пред технологията остава цената и мащабното производство на струвит. Неговата наличност и обработка в индустриален мащаб ще бъдат решаващи за комерсиалното внедряване на материала.

Въпреки това изследването подчертава важна тенденция в науката за материалите — превръщането на отпадъчни потоци в ценни ресурси.