Ερευνητική ομάδα πολιτικών μηχανικών και αρχιτεκτόνων στη Ζυρίχη απέδειξαν ότι η μαρμαρόσκονη, απόβλητο υλικό από την κατεργασία μαρμάρων, μπορεί να αξιοποιηθεί για τη δημιουργία ενός νέου δομικού υλικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή τοίχων και οροφών και να μειώσει την υγρασία σε εσωτερικούς τοίχους.
Οι ερευνητές από το Chair of Sustainable Construction, Institute of Construction and Infrastructure Management (IBI), ETH Zürich, εξέτασαν τη χρήση βιώσιμων δομικών υλικών για την καλύτερη παθητική αφύγρανση εσωτερικών χώρων και δημοσίευσαν τα αποτελέσματα της έρευνας τους στο περιοδικό Nature Communications.
Σύμφωνα με την έρευνα, σε χώρους όπου υπάρχουν πολλοί άνθρωπο όπως μια αίθουσα συνεδριάσεων ή ένας χώρος αναμονής, ο συνωστισμός κάνει γρήγορα τον αέρα πυκνό και δημιουργεί δυσφορία λόγω κυρίως της αυξημένης υγρασίας. Τα συστήματα εξαερισμού που χρησιμοποιούνται σε κτίρια γραφείων και διοικητικών υπηρεσιών για την αφύγρανση των χώρων και την εξασφάλιση μιας άνετης ατμόσφαιρας, παρόλο που είναι αποτελεσματικά, είναι και αρκετά ενεργοβόρα.
Οι ερευνητές από το ETH υποστηρίζουν ότι η εφαρμογή ενός παθητικού συστήματος αντί να απελευθερώνει την υγρασία στο περιβάλλον μέσω ενός συστήματος εξαερισμού, θα την αποθήκευε προσωρινά στα δομικά υλικά και θα την απελευθέρωνε αργότερα όταν ο χώρος αερίζεται. Οι ερευνητές μελέτησαν την επίδραση διάφορων υγροσκοπικών υλικών, μέσω των οποίων η υψηλή υγρασία απορροφάται από τους τοίχους και τις οροφές και αποθηκεύεται προσωρινά εκεί.
«Η λύση μας είναι κατάλληλη για χώρους με συνωστισμό οποίους τα ήδη υπάρχοντα συστήματα εξαερισμού δεν επαρκούν», εξήγησε ο Καθηγητής Guillaume Habert, επικεφαλής της ομάδας μελέτης.
Βιώσιμα δομικά υλικά από μάρμαρο
Κατά την αναζήτηση κατάλληλων υγροσκοπικών υλικών, η ομάδα ακολούθησε την αρχή της κυκλικής οικονομίας ξεκινώντας από τα απόβλητα λατομείων μαρμάρου δηλαδή τη μαρμαρόσκονη. Για τη μετατροπή της μαρμαρόσκονης σε υλικό τοίχου/οροφής που θα δεσμεύει την υγρασία χρειάστηκε ένα συνδετικό υλικό.
Τον ρόλο αυτό ανέλαβαν τα γεωπολυμερή, μια κατηγορία υλικών που αποτελείται από μετακαολίνη (μια πλούσια πηγή ιόντων αργιλίου και πυριτίου) και ένα αλκαλικό διάλυμα (πυριτικό κάλιο και νερό). Το αλκαλικό διάλυμα ενεργοποιεί τον μετακαολίνη δημιουργώντας ένα γεωπολυμερές συνδετικό υλικό που δεσμεύει τη μαρμαρόσκονη για να σχηματίσει στερεά, βιώσιμα δομικά υλικά. Το γεωπολυμερές συνδετικό υλικό είναι συγκρίσιμο με το τσιμέντο, αλλά εκπέμπει λιγότερο CO2 κατά την παραγωγή του.
Η ερευνητική ομάδα κατάφερε να κατασκευάσει, με τρισδιάστατη εκτύπωση, ένα πρωτότυπο τοίχου και οροφής διαστάσεων 20 x 20 cm και πάχους 4 cm, με τη βοήθεια της ερευνητικής ομάδας του Benjamin Dillenburger, καθηγητή Ψηφιακών Κτιριακών Τεχνολογιών. Κατά τη διαδικασία αυτή, η μαρμαρόσκονη εφαρμόζεται σε στρώσεις και συγκολλάται με το γεωπολυμερές συνδετικό υλικό. «Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την αποτελεσματική παραγωγή βιώσιμων εξαρτημάτων σε μεγάλη ποικιλία σχημάτων», εξηγεί ο Dillenburger.
Ο έλεγχος της υγρασίας αυξάνει την άνεση στο χώρο
Ο συνδυασμός γεωπολυμερούς και τρισδιάστατης εκτύπωσης για την παραγωγή ενός υλικού που λειτουργεί ως «δεξαμενή υγρασίας» αποτελεί μια καινοτόμο προσέγγιση για την παραγωγή βιώσιμων δομικών υλικών. Η ερευνητική ομάδα απέδειξε ότι τα βιώσιμα δομικά υλικά μπορούν να μειώσουν σημαντικά την υγρασία σε εσωτερικούς χώρους με συνωστισμό. Στο σενάριο της προσομοίωσης που έτρεξαν, ασχολήθηκαν με τους τοίχους και την οροφή ενός αναγνωστηρίου δημόσιας βιβλιοθήκης το οποίο χρησιμοποιείται από 15 άτομα, βρίσκεται στο Πόρτο της Πορτογαλίας και έχει επενδυθεί πλήρως από υγροσκοπικά υλικά.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι εάν το αναγνωστήριο ήταν εξοπλισμένο με στοιχεία που δεσμεύουν την υγρασία, ο δείκτης δυσφορίας θα μπορούσε να μειωθεί κατά 75% σε σύγκριση με έναν συμβατικά βαμμένο τοίχο. Επίσης, εάν χρησιμοποιούνταν εξαρτήματα πάχους 5cm αντί για 4cm, ο δείκτης δυσφορίας μειωνόταν έως και 85%.
Αξίζει να αναφερθεί ότι εκτός από τα εντυπωσιακά αποτελέσματα, τα υγροσκοπικά στοιχεία τοίχου και οροφής είναι φιλικά προς το περιβάλλον, καθώς προκαλούν σημαντικά χαμηλότερες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά τη διάρκεια ενός κύκλου ζωής 30 ετών σε σχέση με ένα σύστημα εξαερισμού που αφυγραίνει την ποιότητα του αέρα στον ίδιο βαθμό.
Στους υπολογισμούς προσομοίωσης, τα στοιχεία τοίχου και οροφής συγκρίθηκαν επίσης με τον πήλινο σοβά, ο οποίος χρησιμοποιείται παραδοσιακά και ρυθμίζει παθητικά την υγρασία του αέρα στους εσωτερικούς χώρους. Αυτή η παλιά τεχνική αποδείχθηκε ακόμη πιο φιλική προς το κλίμα από τα υγροσκοπικά υλικά. Ωστόσο, η γύψος έχει μικρότερη ικανότητα αποθήκευσης υδρατμών.
Η τεχνολογία που ανέπτυξε η ερευνητική ομάδα του ETH βρίσκεται στο στάδιο περαιτέρω ανάπτυξης προκειμένου να κλιμακωθεί για βιομηχανική παραγωγή.
