Kan 3D-utskrift med lokala jordarter bli ett koldioxidsnålt alternativ till betong? Del 2

Lokala jordarter kräver varken långväga transporter eller kolintensiv tillverkning. Vid det här laboratoriet experimenterar man för att se om det kan ge oss en grönare väg framåt.
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

Illustration av Rae Scarfó

De som tror att kemister och litteraturkännare inte har någonting gemensamt har nog inte träffat professor Sarbajit Banerjee. Som tonåring var han ”väldigt intresserad av magisk realism” och tyckte att ”Gabriel García Márquez, Salman Rushdie och den typen av människor var mycket inspirerande”. Det var inte förrän ganska sent på gymnasiet som han upptäckte att han också tyckte om kemi.

”Kemi är i hög grad inriktat på objektivitet. Det bygger på symmetri”, säger Sarbajit. ”Det är de aspekterna som jag gillar bäst med kemi – och de återspeglas ju också i arkitekturen.”

Built berättade om laboratoriet vid Texas A&M University i del 1 av den här serien i två delar. Där håller Sarbajit och hans tvärvetenskapliga team på med att utforska ”skärningspunkten mellan materialkemi, byggvetenskap och ingenjörskonst”. Teamet hittar ”stora möjligheter för nya material som kan ge byggnader nya funktioner.”  

Soltorkat tegel i modern tappning  

En högprioriterad fråga för laboratoriet är att hitta ett alternativ till betong som kan tillverkas och kasseras, eller återvinnas på ett mer hållbart sätt. ”Om betong vore ett land, så skulle det finnas med bland de fem största utsläppskällorna av koldioxid i världen”, säger Sarbajit. Additiv tillverkning gör det möjligt att skapa komplexa former på ett sätt som inte varit möjligt tidigare. Sarbajit ser det som nyckeln till att få ut ett alternativ till betong på marknaden.  

Laboratoriets forskning är inriktad på att använda ”bakgårdsleror”, material hämtade från byggplatsens omedelbara omgivning. Dessa leror genomgår en process som kallas geopolymerisering för att tvärbinda partiklar och skapa bärande kompositer. Det är en idé som både blickar bakåt och framåt i tiden. Man har dels hämtat inspiration från forna tiders byggnader av soltorkat tegel, men frågar sig också hur man med kemi kan ge byggnadsmaterialet en nystart genom att ge det egenskaper och funktioner som liknar betongens. Plus möjligheten att skriva ut det i 3D. 

Den additiva tillverkningskomponenten i den här lösningen innebär dock en del utmaningar. ”När man skriver ut materialet vill man kunna komma tillbaka och göra ett lager till”, säger Sarbajit. ”Materialet måste klara att hålla sin form medan man lägger på nästa skikt. Därför måste man komma fram till material som härdas och blir fasta. Inte så mycket att det täpper till munstycket, men såpass snabbt att det går att lägga på nästa skikt och fortsätta bygga.”  

Lera som uppfyller reglerna 

Med additiv tillverkning följer också nya krav på regelefterlevnad, testning, kvalitetskontroll och repeterbarhet. ”Det är relativt enkelt att göra saker som bara är arkitektoniska, och inte strukturella”, säger Sarbajit. ”En båge, en fasad eller en spiselkrans. Det blir mycket svårare när det gäller balkar och sådant, särskilt ju större byggnaden är. Då handlar det inte bara om en teknisk utmaning. Det blir också en utmaning att följa reglerna.”  

Den här forskningen har potential att kunna användas på vitt skilda platser, från månen till Qatar – platser där det finns intresse för att ta reda på om det är möjligt att bygga med sand. ”Vi försöker se hur långt vi kan dra det här”, säger Sarbajit. ”På det hela taget, om det finns lerpartiklar, om det finns mineraler – då kan vi komma på någon form av sammansättning som gör att vi kan tvärbinda dem och hålla ihop dem. Jag kan ännu inte svara på om vi kan bygga i alla miljöer. Men förhoppningsvis får vi tillgång till en uppsättning verktyg för att börja förstå vad som behöver göras i olika typer av miljöer. 

Bättre rustade mot klimatförändringar 

Teamet funderar också på om den här nya metoden för att skapa byggmaterial skulle kunna bidra till att byggnader står emot klimatförändringar bättre.  

Medlemmarna i Sarbajits team bor i Texas och har därför stor erfarenhet av orkaner, och är väl medvetna om hur snabbt en gipsskiva börjar mögla efter en översvämning. För att lösa det blickar teamet återigen både mot framtiden och det förflutna, den här gången mot det antika Rom. Där var det vanligt att konstruera vattenbeständiga byggnader av kalksten. Med det i åtanke funderar Sarbajit på hur kalkelement skulle kunna integreras i kompositmaterial. ”Det kommer att kräva ett helt nytt tänkesätt, som fokuserar på motståndskraft”, säger han. ”Och det är något som vi är mycket intresserade av.”

Sarbajit Banerjee föreställer sig att de här resultaten kan komma ut på marknaden om bara fem-tio år. Han säger att vissa företag redan har uttryckt sitt intresse för att använda de material som hans team utvecklar. Med tanke på att det handlar om ett relativt kort tidsperspektiv, vad behöver arkitekter, ingenjörer och byggproffs lära sig för att förbereda sig inför den här övergången?

”Saker kommer inte att bara fortsätta som förut, utan vi kommer att se effekterna av att man introducerar en mängd nya slags kemiområden”, säger Sarbajit. ”Jag tror att hela arkitektfältet så småningom kommer att behöva skaffa sig en mycket djupare förståelse för materialvetenskap.”

Är lera som byggmaterial på väg att göra comeback?