Výroba klasického betonu je jedním z hlavních zdrojů skleníkových plynů. Zodpovídá za přibližně 8 % celosvětových emisí CO₂. Cement se totiž musí vypalovat při teplotách až 1450 °C, což je energeticky náročné a výrazně to zatěžuje životní prostředí.
Přesto se každoročně po celém světě spotřebují miliardy tun betonu. Vyvstává proto logická otázka, jak nahradit tento materiál ekologičtější alternativou. Vědci z univerzity ve Stuttgartu přišli s poměrně překvapivým řešením v podobě biobetonu z lidské moči.
V hlavní roli močovina
Může to znít zvláštně, ale močovina slouží jako klíčová živina pro bakterie schopné vyvolat takzvanou biomineralizaci. Jedná se o proces, při němž mikroorganismy mění chemické látky na pevné minerály.
V tomto případě bakterie rozkládají močovinu, čímž vzniká uhličitan vápenatý, známý z přírody jako vápenec. Ten zpevní směs písku v lité formě a během několika dní vznikne pevný materiál podobný přírodnímu pískovci. Technologie tak využívá běžný odpad k výrobě stavebních prvků, což z ekologického hlediska dává smysl.
První laboratorní testy byly překvapivě úspěšné. Při použití technické močoviny dosáhl biobeton pevnosti přes 50 MPa – tedy více, než běžně vyžadují konstrukce dvou- až třípodlažních budov. S uměle připravenou močí byla pevnost o něco nižší – kolem 20 MPa.
S lidskou močí to bude nutné vylepšit
Při použití běžné lidské moči se zatím pevnost výsledného produktu dostala jen na 5 MPa, což je hodnota nevyhovující pro běžné konstrukce. Důvodem je klesající aktivita bakterií během třídenního procesu. Vědci proto nyní hledají způsoby, jak mikrobiální aktivitu udržet co nejdéle.
Zařízení pro výrobu biobetonu
Výroba biobetonu probíhá v několika krocích. Nejprve se smíchá písek s práškem obsahujícím bakterie a směs se nasype do formy. Ve formě se následně proplachuje močí obohacenou o vápník, která podněcuje bakterie k produkci krystalů uhličitanu vápenatého.
Tento proces trvá zhruba tři dny a probíhá v automatizovaném systému, který zajišťuje rovnoměrné rozložení cementačního roztoku. Výsledný materiál má chemické složení srovnatelné s přírodním pískovcem a lze jej tvarovat do různých tvarů, přičemž současná maximální tloušťka prvků je cca 15 centimetrů. Pro dosažení vysoké pevnosti je důležitá optimalizace složení směsi, zejména hustoty kameniva, a řízení tlaku a průtoku cementačního roztoku.
Jako bonus hnojivo pro zemědělce
Projekt SimBioZe, do kterého se zapojily tři stuttgartské vědecké instituce, se snaží vytvořit celý řetězec „odpadní voda – biobeton – hnojivo“. Díky němu se z jedné dávky moči vyrobí nejen stavební materiál, ale zároveň i cenné látky jako dusík a fosfor, které lze využít v zemědělství. Tento přístup odpovídá principům cirkulární ekonomiky a ukazuje, že i odpad může být cenným zdrojem.
Biobeton z moči má potenciál i v dalších oblastech, například jako samoopravný materiál díky schopnosti bakterií vyplňovat trhliny uhličitanem vápenatým. Uvažuje se také o možnostech uplatnění ve 3D tisku pro tvorbu složitých tvarů. Zkoumá se i možnost jeho využití ve vesmírném stavitelství, kde by mohl pomoci stavět z místních zdrojů na Měsíci či Marsu.
Ačkoli je biobeton z moči zatím ve fázi vývoje, má všechny předpoklady stát se součástí udržitelného stavebnictví budoucnosti. Spojuje ekologii s efektivitou, snižuje spotřebu primárních surovin a přináší konkrétní řešení problému odpadní vody. Možná se tak jednoho dne dočkáme domů postavených z materiálu, který jsme kdysi vypili.