3D-utskrift av lokal jord

Kan 3D-utskrift med lokala jordarter bli ett koldioxidsnålt alternativ till betong? Del 1

Lokala jordar 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

Klimatkrisen blir allt värre och varje bransch måste stanna upp och fundera på hur den påverkar miljön. 2017 beräknades att byggbranschen stod för nästan 40% av alla antropogena koldioxidutsläpp i världen, enligt en rapport från World Green Building Council. För att uppnå de mål som sattes upp i Parisavtalet skulle branschen behöva minska sina utsläpp med 30% fram till 2030 jämfört med 2015 års nivåer. Det är ett enormt åtagande som skulle kräva investeringar på flera miljarder dollar inom i stort sett varje del av branschen.  

Ett område där tiden är mogen för koldioxidbesparande innovationer är betong. Det är inte konstigt att betong är så vanligt i moderna byggmetoder: det är formbart, hållfast, hällbart, billigt och enkelt att tillverka. Men det är också enormt koldioxidintensivt. Tillverkningsprocessen för betong står för 8% av alla människogenererade koldioxidutsläpp, enligt en rapport från 2018 av Energy, Environment and Resources Department.  

Liksom med alla andra försök att minska koldioxidutsläppen finns det ingen universallösning för hur man gör betongsektorn mer koldioxidsnål. En mängd intressen och svårlösta realiteter står i vägen. Det är troligt att förloppet snarare kommer att bestå av tusentals pyttesmå steg.

En radikal lösning 

En tänkbar lösning är att helt enkelt sluta använda betong. Vid Texas A&M University undersöker en grupp forskare möjligheten att använda lokala jordarter i kombination med 3D-utskrift för att skapa hållbarare byggnader.  

Tanken på att använda lokala jordarter är tilltalande av flera skäl. För det första elimineras behovet att transportera blandningen till en byggarbetsplats – något som kan vara enormt kolintensivt. Dessutom kräver forskarnas metod för att skapa bärande, utskrivbara jordblandningar inte den intensiva hetta som krävs för att tillverka betong.

”Kvalitetsmässigt är det här ett mycket bättre alternativ än betong”, säger Aayushi Bajpayee, doktorand vid Texas A&M University och huvudförfattare till en artikel från 2020 som beskriver tekniken. ”För det första är framställningen av materialet inte kolpositivt. Jorden finns i naturen och används direkt, till skillnad från betong där man måste lägga det man hittar i naturen i en enorm ugn och värma upp det.” 

Under de senaste åren har 3D-utskrift utvecklats till en användbar teknik för att automatisera en stor del av byggprocessen. Metoden erbjuder lovande lösningar för billiga bostäder, i synnerhet i de områden i världen som står under snabb utveckling. Fram tills nu har tekniken dock förlitat sig nästan helt på betong som bärande material, vilket skulle kunna leda till en enorm ökning av de framtida koldioxidutsläppen om den blir populär. Genom att använda lokala jordarter istället för betong skulle Aayushi Bajpayee och hennes kollegor kunna dra nytta av den additiva tillverkningstekniken utan någon kraftig ökning av branschens koldioxidavtryck.

Gott om utmaningar 

Jordarter är dock oerhört heterogena och varierar stort mellan olika geografiska områden. De kan vara torra och dammiga eller träskliknande och blöta, och allt däremellan, och blandade med alla möjliga slags leror, stenar, mineraler och biologiska material. Forskarnas utmaning bestod av att skapa en palett av olika kemiska protokoll som kunde anpassas för att passa i stort sett alla tänkbara jordarter i världen.

”Om vi åker till en plats där vi inte vet vilken jordmånen är kan vi göra en snabb analys och se vad den innehåller. Sedan använder vi paletten av tillsatser och olika modifierare för att justera blandningen lite och kan börja skriva ut direkt på plats”, säger Aayushi. 

För att skapa ett sådant system måste man förstå de inblandade kemiska egenskaperna, från atom- till centimeterskala. I ett experiment för konceptvalidering lyckades forskarna ta jord – en sorts burwash-lera – från College Station i Texas och omvandla den till en strängsprutbar, bärande förening som gick att använda i 3D-skrivaren. Aayushi berättar att den extremt heterogena blandningen i denna typ av jord innebar en enorm utmaning.

”Vi bevisade att det går att skriva ut någonting så komplicerat som den jord som man hittar hemma i trädgården. Vad som helst efter det måste vara enklare”, säger hon.

Vill du veta mer?