Kan 3D-udskrivning med lokale jordarter tilbyde et kulstoffattigt alternativ til beton? Del 2

Et forskningslaboratorium eksperimenterer med lokale jordarter, der kan tilbyde en grønnere løsning i fremtiden, og som ikke kræver fjerntransport eller kulstofintensiv produktionsteknik
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

Illustration af Rae Scarfó

Hvis du mener, at kemikere og litterære typer er en helt anden art, kender du ikke professor Sarbajit Banerjee. Som teenager var han “meget optaget af magisk realisme” og mente, at “Gabriel García Márquez, Salman Rushdie og sådanne folk var meget inspirerende.” Det var ikke før slutningen af high school, at han fandt sin kærlighed til kemi.  

“Det er meget objektivt orienteret. Det er symmetriorienteret,” sagde Banerjee. “Det er de ting, jeg holder mest af ved kemi – hvilket også afspejles i arkitekturen, som I ved.” 

I sit laboratorium på Texas A&M University, og som Built fortalte om i del 1 af denne serie i to dele, udforsker Banerjee og hans tværfaglige team “overlapningen mellem materialekemi, byggevidenskab og bygningsingeniørarbejde.” Teamet finder “mange muligheder for nye materialer, der kan give bygninger nye funktioner.”  

Ler får en tusindårsopfriskning

Blandt laboratoriets prioriteter er at finde et alternativ til beton, som kan hentes og bortskaffes eller genbruges mere bæredygtigt. “Hvis beton var et land, ville det ligge i top fem i verden med hensyn til CO2-udledning,” sagde Banerjee. Og han ser produktion med tilsætningsstoffer, med sin evne til at skabe tidligere utilgængelige, komplekse former, som nøglen til at få dette alternativ på markedet.  

Laboratoriets forskning fokuserer på at bruge “ler fra baghaven” – materialer, der hentes i umiddelbar nærhed af byggepladsen, og som har været igennem en proces, der hedder geopolymerisering, som krydsforbinder partikler og skaber bærende kompositter. Det er en idé, der samtidig bringer os tilbage og frem i tiden ved at trække på oldgamle lerstrukturer som inspiration men også spørger, hvordan kemi kan opfriske dette byggemateriale og give det egenskaber og muligheder, der ligner dem fra beton, samt gøre det brugbart til 3D-udskrivning. 

Fremstillingen af tilsætningsstoffet til denne fremvoksende løsning giver også udfordringer. “Når man udskriver med materialet, skal man kunne komme tilbage og skrive ovenpå,” sagde Banerjee. “Materialet skal være klar til at holde sin form, imens man lægger næste lag på. “Man skal finde et materiale, der sætter sig eller hærder. Det må ikke hærde så hurtigt, at dysen stopper til, men det skal være hurtigt nok til, at man kan lægge næste lag på og bygge videre.”  

Ler, byggereglement, overholdelse 

Brugen af produktion med tilsætningsstoffer medfører også nye krav i form af overholdelse af byggeregler, test, kvalitetskontrol og mulighed for gentagelse. “Det er relativt let at lave noget, der er arkitektonisk, men ikke strukturelt,” sagde Banerjee. “En bue, en facade, en pejsehylde. Det bliver meget sværere, når man taler om bærende bjælker og sådanne ting, især jo større strukturen er. Så er der ikke kun tekniske udfordringer. Der er også lovmæssige udfordringer.”  

Forskningen har potentialet til at blive brugt på meget forskellige steder, fra Månen til Qatar, hvor der er interesse for at udforske muligheden for at bygge af sand. “Vi prøver at se, hvor langt vi kan strække det,” sagde Banerjee. “Generelt set tror jeg, at hvis der findes lerpartikler, og der er mineraler, så kan vi finde en måde at skabe en blanding, der lader os forbinde dem og holde dem sammen. Jeg ved endnu ikke, om vi kan bygge i ethvert miljø. Forhåbentlig får vi et værktøjssæt, vi kan bruge til at begynde at forstå, hvad der skal gøres i forskellige typer miljøer.” 

Et stærkere værktøjssæt til klimaforandringer 

Teamet overvejer også, hvordan denne nye tilgang til at skabe byggematerialer kan hjælpe bygninger med at modstå effekten af klimaforandringer.  

Medlemmerne af Banerjees team er fra Texas og har rigelig erfaring med orkaner og ved, hvor hurtigt gipsvægge udvikler skimmelsvamp efter oversvømmelser. Teamet ser igen mod både fortiden og fremtiden efter løsninger, denne gang mod oldtidens Rom hvor det var almindeligt at bygge vandtætte kalkstensbaserede bygninger. Med det i tankerne overvejer Banerjees team nu, hvordan kalkelementer kan blive integreret i kompositmaterialer. “Det kommer til at kræve en helt anden tankegang med hensyn til robusthed,” sagde Banerjee. “Og det er noget, vi er meget interesserede i.” 

Banerjee forestiller sig, at denne udvikling kommer på markedet om så lidt som 5 til 10 år, og ifølge ham har virksomheder allerede udvist interesse for at bruge materialerne, hans team udvikler. Den relativt korte tidshorisont taget i betragtning hvad skal arkitekter, ingeniører og byggefagfolk lære som forberedelse på skiftet?  

“Det kommer ikke til at være, som de kender det i dag,” men i stedet vil det afspejle virkningen af “en hel masse ny kemi, der kommer til at spille en rolle,” sagde Banerjee. “Jeg tror, at hele arkitekturområdet i sidste ende kommer til at få en meget dybere forståelse af materialevidenskab.” 

Får byggeri med ler et comeback?