Žalias Betonas

Svarbus darbas yra apsaugoti pastatytą aplinką nuo gamtos jėgų užtvankomis ir pajūrio sienomis (žr. Išsaugoti Olandiją) , kaip ir natūralios aplinkos apsauga nuo inžinerinio pasaulio. Tačiau XXI amžiaus inžinierius taip pat turėtų žiūrėti į gamtos pasaulį kaip į galingą projektavimo partnerį ir tvarių sprendimų šaltinį. Gera vieta pradėti yra tyrinėti, kaip natūralios medžiagos gaminamos nanoskalėje, ir semtis įkvėpimo iš jų, kurdami savo medžiagas. Paimkime, pavyzdžiui, statybos inžinieriaus pasirinktą statybinę medžiagą: betoną, seniausią inžinerijos būdu pagamintą statybinę medžiagą ir vieną iš plačiausiai naudojamų medžiagų žemėje, po vandens.

Kiekvienais metais pagaminama 1,89 milijardo tonų cemento – pagrindinės betono sudedamosios dalies – tiek, kad kiekvienam gyvam žmogui pagamintų vieną kubinį metrą betono. Deja, cementas yra pagrindinis atmosferos anglies dioksido šaltinis – daugiausia dėl to, kad jis gaminamas deginant iškastinį kurą, siekiant įkaitinti kalkakmenį ir molio miltelius iki 1500 °C, o tai keičia jo molekulinę struktūrą. Vėliau cemento miltelius sumaišius su vandeniu ir žvyru, investuota energija išleidžiama į chemines jungtis, kurios sudaro kalcio silikato hidratus – klijus, surišančius žvyrą betonui gaminti. Apskaičiuota, kad cemento gamyba sudaro 7–8 procentus viso žmogaus išmetamo anglies dioksido kiekio.

Ši istorija buvo mūsų 2007 m. liepos mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Jei sugebėsime sukurti naują cementą, kurio gamyba išskiria tik perpus mažiau anglies dioksido, žymiai sumažinsime bendrą anglies dioksido emisiją. Ir žmogaus kaulas galėtų mums parodyti, kaip tai padaryti.

Cemento stiprumą daugiausia lemia tai, kaip kalcio silikato hidratai savaime susirenka į daleles, kurios susikaupia didžiausiu įmanomu tankiu sferiniams objektams. Žmogaus kaulai, tiksliau, apatito mineralai kauluose, pasiekia labai panašų tankį nanoskalėje, tačiau jis gaminamas kūno temperatūroje be pastebimo anglies dioksido išsiskyrimo. Nano skalėje kaulas turi daug bendro su betonu: jį daugiausia sudaro kalcis; jo stiprumas rodo reikšmingą trinties komponentą; o kolageno baltymai padeda jį sustiprinti, kaip ir plieniniai strypai sustiprina betoną.

Žinoma, su kaulais apatito mineralų drėkinimas ir sukietėjimas užtrunka maždaug mėnesį, daugiau laiko nei galime sau leisti statybvietėse. Bet jei galime rasti būdą, kaip imituoti procesą ir jį pagreitinti, galėtume jį pakartoti, kad sukurtume naują statybinę medžiagą.

Tai tik vienas iš pavyzdžių, kai tiriami neriboti gamtos pasaulio siūlomi dizainai ir iš jų išgaunami pagrindiniai inžineriniai principai.

Franz-Josef Ulm, medžiagų ekspertas, yra MIT Civilinės ir aplinkos inžinerijos katedros profesorius.

paslėpti