采用新型泥炭材料印刷房屋，经济又环保

测定泥炭中腐殖酸和黄腐酸的含量，并对元素和矿物进行XRD分析后，对可能的混合物进行建模，将小的测试片打印出来。照片上，Toomas Tenno正在展示这些测试片。来源：Merilyn Merisalu

塔尔图大学和爱沙尼亚生命科学大学的科学家们，创造了一种主要由泥炭和油页岩灰组成的建筑材料，它可以将私人房屋的建造成本降低近十倍。他们的目的是建立一个可以基于当地自然资源和废料的自建建筑材料，这些材料可以在建筑工地上直接打印两层楼高的房屋。

湿地覆盖了爱沙尼亚面积的22%，但是生长在那里的泥炭没有被广泛使用。只有泥炭层干燥的顶部被认为是可用的。未使用的部分将会被留下来腐烂。这种泥炭也可以用有益的方式来使用。其中许多馏分可以从泥炭中分离出来，例如腐殖物质和蜡，最终残渣甚至可以用来生产纤维素。

泥炭开采最常用的方法是研磨。在研磨过程中，10至20毫米的层从泥炭沉积物中被切开，然后分离进行干燥。对于这种方法，需要大于100公顷的场地。

提高废物的价值

到目前为止，还没有人采用泥炭复合材料作为建筑材料，因为泥炭阻止了许多材料的硬化。在我们的项目中，我们设法克服了这个问题，“Liiv说。塔尔图的科学家们使用油页岩灰渣作为粘结剂，而不是普通的水泥。在爱沙尼亚，据估计，一年内大约有700万吨油页岩灰烬被创造出来，但是其中只有5%被重复使用。其余的则是沉积在灰丘上，这造成相当大的环境污染。

油页岩灰被分类为危险废物，因为它与水接触时变得具有很强的碱性（pH值几乎为13）。然而，具有这种pH的灰分是最适合建筑材料的。他们所开发的材料对环境是完全无害的。

此外，在测试过程中，科学家们发现了一种将固化时间从约30天减少到一天的解决方案。如果孔隙溶液的pH低于9，它就不会硬化。通过将油页岩中发现的氧化钾和碱金属结合到不溶性化合物中，形成非常高的pH值，就可以解决这个问题。

在泥炭中，油页岩灰与腐殖酸反应并吸收二氧化碳。由于化学反应，粘合剂成为普通混凝土和石灰石。根据塔尔图大学胶体与环境化学教授Toomas Tenno描述，纳米添加剂（如纳米硅或硅烟）被添加到泥炭和油页岩灰渣中，可以改善材料性能。

“由于颗粒很小，它们溶解得很好，可以均匀地分布在整个材料中。纳米硅显著提高了这种材料的质量，”Tenno说。

研究人员用了大约一年的时间才找到了合适的混合物，这种材料强度很高，具有高的导热性。最终硬化后，材料坚固，重量轻，传热低，经久耐用。即使泥炭也被用作燃料，但是科学家开发的材料是不可燃的。泥炭材料在24小时内达到其初始硬度，但在相当长的时间内仍可以保持弹性。因此，不需要绝缘或填料，整个结构就可以变得非常致密。此外，它还是一个良好的噪声阻断剂。

由于泥炭和油页岩灰不是很贵，建筑商会对材料的价格感到特别兴奋。据Liiv说，科学家计算出，用这种材料制作的房屋外壳的造价为100—150平方米，约为5000欧元，与一个同等大小的框架建筑外壳相比，框架建筑将花费大约10倍价格以上。

科研人员目前已完成研究和多项试验。成功地解决了材料技术方面的问题。泥炭材料作为生产要素已准备好，但正式进入使用仍需做大量的工作。