Биобетон на основе мочи

29.05.2025

В современном строительстве все больше внимания уделяется поиску экологически безопасных и энергоэффективных материалов. Одним из перспективных направлений стало использование биотехнологий для создания альтернатив цементу. Немецкие ученые из Штутгартского университета разработали инновационный биобетон, который получают из обычных отходов - мочи. Этот материал способен не только снизить углеродный след строительства, но и предложить устойчивую технологию замкнутого цикла.

Возглавляемая Луччио Бландини команда исследователей использовала процесс микробной биоминерализации - биохимическую реакцию, при которой бактерии преобразуют мочевину из мочи в кристаллы карбоната кальция. Эти кристаллы, в свою очередь, выступают в роли цементирующего вещества, связывая частицы песка в прочный и стойкий биобетон. Такой подход реализован в проекте SimBioZe, поддержанном Министерством науки земли Баден-Вюртемберг.

Традиционное производство цемента сопряжено с высокой энергоемкостью - для обжига известняка требуется температура около 1450 °C, что приводит к значительным выбросам парниковых газов. Ежегодно в мире производится порядка четырех миллиардов тонн бетона, и эта цифра сказывается на экологическом состоянии планеты. Биобетон же создается при низких температурах и использует отходы, тем самым решая сразу несколько задач: уменьшение выбросов, утилизация сточных вод и производство строительных материалов.

Согласно словам научного сотрудника Майи Смирновой из ИЛЕК, процесс получения биобетона выглядит следующим образом: смесь из бактерий, песка и порошка помещается в форму, после чего в течение трех дней ее регулярно промывают кальцием обогащенной мочой. В результате микробы расщепляют мочевину, способствуя росту карбонатных кристаллов, которые уплотняют песчаную структуру, превращая ее в твердый материал, схожий с природным известняковым песчаником.

Испытания показали, что биобетон, изготовленный с использованием технической мочевины, достигает прочности на сжатие более 50 МПа - показатель, значительно превосходящий большинство ранее известных биоминерализованных материалов. Для сравнения, при применении искусственной мочи прочность составляет около 20 МПа, а при использовании человеческой - примерно 5 МПа. Ученые нацелены увеличить прочностные характеристики биобетона из человеческой мочи до 30-40 МПа, что позволит использовать его для возведения зданий высотой до трех этажей.

Лучио Бландини подчеркивает, что разработанный процесс не только требует гораздо меньше энергии, чем классическое производство цемента, но и создает замкнутый цикл переработки ресурсов - от сточных вод до строительных материалов и удобрений. Таким образом, технология становится примером устойчивого развития и экологической ответственности в строительной индустрии.

<< Назад: Куринные яйца как профилактика стресса 29.05.2025

>> Вперед: Слушая музыку, мы сливаемся с нею 28.05.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Аммиак животноводческих помещений - ресурс для сельского хозяйства 25.09.2026 Животноводство сталкивается сразу с несколькими связанными проблемами: выбросами аммиака, необходимостью контролировать воздействие ферм на окружающую среду и высокой потребностью растениеводства в азотных удобрениях. Бельгийская инженерная разработка Circlair предлагает объединить решение этих задач в одной системе. Технология позволяет улавливать аммиак из воздуха животноводческих помещений, перерабатывать его в соединение азота, пригодное для внесения в почву, и тем самым возвращать часть потерянного ресурса обратно в сельскохозяйственный цикл. Основой процесса становится аммиак, выделяющийся в помещениях, где содержится скот. Вместо того чтобы позволять ему поступать непосредственно в атмосферу, система Circlair улавливает это соединение и подвергает его химической обработке. В результате образуется нитрат аммония - азотное соединение, которое используется в растениеводстве в качестве удобрения. Таким образом, вещество, которое первоначально рассматривается как нежелательный выброс, превращается в потенциально полезный ресурс непосредственно на территории хозяйства. Ключевое отличие бельгийской разработки связано с химическим реагентом, используемым для связывания аммиака. В традиционных скрубберах для этой цели применяется серная кислота, в результате чего образуется сульфат аммония. Circlair использует азотную кислоту, благодаря чему конечным продуктом становится нитрат аммония. Такая разница важна не только с химической точки зрения: полученное соединение представляет собой более непосредственно доступную для растений форму азота и обладает широким применением в качестве сельскохозяйственного удобрения. Улавливание аммиака одновременно может уменьшить экологическую нагрузку, связанную с деятельностью животноводческих комплексов. Снижение концентрации этого вещества в выбросах способно улучшить качество воздуха в окрестностях ферм и уменьшить количество аммиака, участвующего в атмосферных химических процессах. В частности, сокращается потенциальный вклад таких выбросов в образование кислотных осадков. Тем самым система сочетает очистку воздуха с получением продукта, который можно использовать непосредственно в сельскохозяйственном производстве. Для фермерских хозяйств экономический эффект может быть не менее важен, чем экологический. Получение части необходимого азотного удобрения непосредственно из отходящего аммиака потенциально позволяет сократить закупки коммерческих препаратов. Кроме того, использование локального источника азота уменьшает зависимость хозяйства от внешних поставок. Насколько существенной окажется такая экономия на практике, будет зависеть от стоимости оборудования, масштабов фермы и затрат на его эксплуатацию. Разработчики рассматривают Circlair и как пример перехода сельского хозяйства к принципам циркулярной экономики. В традиционной модели аммиак покидает хозяйство как нежелательный выброс, тогда как азотные удобрения приобретаются отдельно и поступают извне. Новая схема стремится замкнуть часть этого цикла: азот, первоначально содержащийся в отходах животноводства, улавливается, преобразуется и затем потенциально возвращается на поля в форме удобрения. Такой подход может одновременно уменьшать экологический след производства и потребность в импортных азотных препаратах. При этом специалисты отмечают, что широкое распространение технологии будет зависеть не только от ее химической эффективности. Для разных типов животноводческих хозяйств потребуется оценить экономическую целесообразность установки и эксплуатации оборудования, а получаемый нитрат аммония должен соответствовать действующим требованиям к удобрениям. Важную роль будут играть также нормативы, регулирующие переработку отходов и выбросы сельскохозяйственных предприятий. Поэтому потенциал Circlair еще предстоит оценить в условиях реальной эксплуатации на хозяйствах различного масштаба.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026