Sahara je plná písku. Jenže přesně toho druhu písku, který se na výrobu betonu, malt a omítek nehodí. Zatímco stavebnictví po celém světě zoufale shání kvalitní písek z řek a lomů, na pouštích leží miliardy tun prakticky nevyužitelné suroviny. Nebo alespoň ležely. Vědci teď nejspíš našli způsob, jak z pouštního písku vyrobit nový užitečný stavební materiál.
Co do betonu? Samozřejmě písek
Začneme tím, co se všeobecně ví. Třeba skutečností, že saharská poušť je plná písku, stejně jako jiné písčité pouště. A tím, že beton je v současnosti jedním z vůbec nejpoužívanějších materiálů. Jak spolu tyhle dvě dobře známé skutečnosti souvisí? Velmi úzce a zrovna tak vzdáleně. Protože beton se neobejde bez písku. Přesněji řečeno, neobejde se „bez toho správného, ideálně tříděného a kopaného štěrkopísku“.
Z tabulek se dá vyčíst, že ideální betonářský písek má velikost zrnek maximálně čtyři milimetry. Spadá tedy do frakce 0/4 milimetrů. A že frakce 0/8 milimetrů je naopak vhodnou volbou pro běžné konstrukce, základy nebo ztracené bednění. Případně že hrubý štěrkopísek (frakce 8/16 milimetrů) se hodí pro vysoce namáhané prvky a masivní stavební základy.
)
Zrnka písku musí mít hrany
Důležitá ale není jen velikost frakce pískových zrn, jde i o jejich tvar. A to už nás dostává na saharskou poušť, která je sice od východu na západ plná písku, nicméně písku se zrnky za miliony let dávno dokonale ohlazenými. V praxi tedy sypkými, nesoudržnými. Příliš drobnými. A z takových se beton prostě nedá vyrobit.
Je to, jako kdybyste se pokoušeli všlehat do těsta rostlinnou smetanu. Anebo se pokoušeli zahnat žízeň mořskou vodou. Nefunguje to.
)
Když se do pouště musí vozit písek
Příliš hladká zrnka pouštního písku mohou za to, že na nich nedrží cementová pasta. Žádné pojivové báze se tu nevytvářejí. Pouštní písek je extrémně jemný a všechna jeho zrna mají stejnou velikost. Takže do sebe nezapadnou, nezaklíní se. A samozřejmě, tak jemný písek má obrovský celkový povrch zrn. V betonové směsi by spotřeboval enormní množství vody, což by radikálně snížilo výslednou pevnost betonu.
Kvůli tomu musí stavitelé obřích mrakodrapů v Emirátech zavážet na stavbu písek z Austrálie nebo Evropy. I když paradoxně staví na okraji nekonečných pouštních – písečných – plání. Sahara, a s ní i další světové pouště, jsou prostě skvělými nalezišti - ze stavebního hlediska - naprosto nepoužitelného písku.
)
Písek, který se naopak hodí pro stavební účely a obsahuje zrna správné velikosti a tvaru, musí stavitelé hledat jinde. Obvykle pochází z drcené horniny anebo se dá „luxovat“ na pobřeží, či z koryt a z ústí řek. Poptávka po něm je ohromná, protože na něm fakticky stojí světové stavitelství. Včetně globální produkce betonu. Tudíž asi nepřekvapí, že taková velkokapacitní těžba písku poškozuje všechny dotčené ekosystémy. Těžba písku je problém, zatímco na pouštích o písek nouze není.
Proto se zdá být jen logické, že se vědci z oblasti materiálových a stavebních technologií opakovaně zabývají myšlenkami na to, jakým způsobem ten nevyužitý a potenciálně přebytečný písek z pouští učinit dostupnějším zdrojem stavebního materiálu. A právě s jedním takovým řešením teď přišli výzkumníci z Norské univerzity vědy a techniky (NTNU), ve spolupráci s kolegy z Tokijské univerzity.
Nedělejme z toho beton
Místo toho, aby se snažili pouštní písek nějak násilně přizpůsobit výrobě klasického betonu, změnili samotný princip. Vytvořili materiál, který nazvali „botanický pískobeton“. V anglických zdrojích je možné zmínky o něm nalézt pod termínem „botanical sandcrete“, což se do češtiny bez určité porce fantazie skutečně nepřekládá dobře.
Nicméně základem botanického pískobetonu je právě ten jemný pouštní písek, který se mísí s rostlinnými přísadami. A s drobnými částicemi dřeva. Směs se následně nepojí cementem, jako u klasického betonu, ale za působení vysokého tlaku a teploty se lisuje do kompaktního materiálu.
)
Není to o tom, že by někde soudruzi rozdojili kozla. Vědci se nesnažili „přimět“ pouštní písek, aby se choval jako kvalitní betonářské kamenivo. Místo toho vytvořili nový typ stavebního materiálu, který specifické vlastnosti pouštního písku využívá ve svůj prospěch. Laboratorní testy botanického pískobetonu přitom dopadly překvapivě dobře.
Výzkumníci experimentovali s různými druhy písku, rozdílnými teplotami, tlaky lisování i poměry jednotlivých složek. A výsledný materiál dosáhl pevnosti dostatečné například pro výrobu dlažebních kostek, dláždění chodníků anebo budování zpevněných pěších komunikací.
)
Není to náhrada, je to jiné stavivo
Zatím tedy nejde o „betonovou“ náhradu železobetonu, materiálu vhodného pro stavby mrakodrapů či mostů, ale o jinak docela plnohodnotný stavební materiál, který se hodí pro řadu méně náročných aplikací. Význam botanického pískobetonu přitom nespočívá jen v tom, že dokáže zužitkovat dosud prakticky bezcennou surovinu. Ale v tom, že dokáže zastoupit určitou část ze spotřeby nedostatkového a tolik poptávaného stavebního písku.
)
Významný environmentální přínos, zpracování na místě
Každoročně se „pro beton“ ve světě vyrobí více než čtyři miliardy tun cementu a produkce cementu sama o sobě stojí přibližně za osmi procenty globálních emisí oxidu uhličitého. Takže jakýkoli materiál, který dokáže spotřebu cementu omezit nebo jej v některých aplikacích nahradit, představuje významný environmentální přínos.
A ano, další předností botanického pískobetonu je možnost lokální výroby. Pouštní písek totiž dává ekonomický i ekologický smysl využívat především tam, kde se nachází. Přepravovat miliony tun písku přes oceány by totiž jen nahradilo jeden problém jiným.
Vědci z NTNU proto zdůrazňují, že budoucnost podobných materiálů vidí především v suchých a pouštních oblastech, kde je „zbytečného“ písku nadbytek a současně bývá nedostatek kvalitních stavebních surovin.
Zdroj: MaterialDistrict.com, EurekAlert.org, DesignBoom.com, interestingengineering.com
)
