ביו-בקריקס מייצג שינוי פרדיגמטי בחומרי בנייה, ישירות בהתמודדות עם שני משברים: בעיית הפסולת העולמית הצומחת וטביעת הפחמן המשמעותית של תעשיית הבנייה, לבנים חימר מסורתיים דורשים ירי בטמפרטורות גבוהות, צריכת כמויות עצומות של אנרגיה ושחרור CO2 משמעותי. בניגוד לכך, ביו-בקים מיוצרים מזרמים אורגניים באמצעות תהליכים ביולוגיים בעלי אנרגיה נמוכה, המציעים מסלול לכלכלות מעגליות ולבניית אפס של טכנולוגיות לא-משפחתיות.

בניגוד לבנים קונבנציונליים, ביו-בקריקס ממינוף פעילות מיקרוביאלית, צמיחה פטרייתיתיתית או מאחז מבוקרת כדי לקשור חלקיקים פסולת לתוך ממטריקס מוצק.התוצאה היא מוצר שניתן להתאים ליישומים שונים, מדירות דיור נמוך ועד שבילים מסולפים.על ידי הפחתת פסולת אורגנית ממזומנים - שבו זה יסלק תשומת לב רבה ונפגש - גם מחלימים גזים סבירים, כמו כן, מחפש חומרים אלה, כמו גם חומרים סבירים סבירים, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם חומרים סבירים, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כמו כן, חומרים סבירים.

מה זה Bio-Bricks? A Deeper Look

ביו-בקריקס מוגדרים כיחידות בנייה המיוצרות בעיקר מחומרי פסולת אורגניים, ייצוב באמצעות תהליכים ביולוגיים או כימיים ללא צורך בקיאות עתירי זמן גבוהים.המונח כולל מספר שיטות ייצור, אך כל אלה חולקים את המטרה של הפיכת פסולת בעלת ערך נמוך לרכיבי בנייה בעלי ביצועים גבוהים.חומרי הגלם יכולים לנוע משכונות חקלאיות כמו סריקות אורז ושקית סוכר כדי להעריך מזון עירוני, כמו פסולת תעשייתית או פסולת תעשייתית.

תהליך הייצור בדרך כלל כרוך איסוף וטיפול מוקדם של הפסולת (שריד, יבשה או מיזוג), ואחריו inoculation עם microorganisms או תוספת של סוכנים מחייב. תערובת הוא אז לחוץ לתוך עובש מותר לרפא - או באמצעות אוויר טבעי יבשה, בידוד, או כיפיית גירוד, או פטריות.התקופה מרפא יכול להשתנות בין ימים לשבועות, בהתאם השיטה ו ambient מצבים שלא כמו דחוסים על ידי מינרלים פשוטים, או דימום.

כמה טכנולוגיות ביו-בקריק לחקות מלטציה טבעית.לדוגמה, ⁇ :0 משקעים קלקיביים המושרה calcite משקעים FLT:1 (MICP) משתמשת חיידקים כדי להדוף פחמן סידן, אשר נקשר חול חלקיקים אורגני לתוך חומר דמוי אבן. אחרים מסתמכים על פטריות מיסליום - חלק גדל באמצעות תת-החלופה, ויוצרים פעילות מיקרו-חום על פני השטח הטבעי ופירוק של פעילות מיקרו-חום.

המדע מאחורי משיכת פסולת לחומות

העיקרון המרכזי של ייצור ביו-בקריק הוא הטרנספורמציה מבוקרת של חומר אורגני לתוך חיידק יציב, נושא עומס מורכב. inFLT:0ferment-based MethodsFLT:1, anaerobic או facultative לשבור פחמימות חלבונים בפסולת, ייצור חומצות אורגניות וגזים.

(FLT:0) aerobic composting FLT:1ura משמש בגישות אחרות.כאן, מיקרובים אוהב חמצן להיפטר החומר האורגני, יצירת טמפרטורות של 50-70 מעלות צלזיוס.חום זה מדביק את התערובת, הרג פתוגנים ולחות רטובות מיקרו-זרע, בעוד השבר הדרגתי של סיבים יוצר פס הומוגני.

מחקר מאוניברסיטת קיימברידג' והמכון ההודי לטכנולוגיה הראה כי קידוד היחס של פיברנוס לחומרים דקים יכול להניב כוחות דחוסים מעל 5 מגה-פאסקליות (MPa) - ניתן ללבנים שרוף מסורתיות.

סוגים של פסולת אורגנית בשימוש ב- Bio-Bricks

הגמישות של ביו-בקריקס שוכנת במערך הרחב של חומרי מזון פסולת שניתן להשתמש בהם.למטה הם הקטגוריות המלומדות והבטיחות ביותר:

  • (FLT:0) חקלאות שאריות FLT:1: אורז husk, קש חיטה, צב תירס, ושקית סוכרנים בשפע באזורים חקלאיים.התוכן הגבוה שלהם וליטנין לספק חיזוק מבני. Bagas, תוצר לוואי של מטבול סוכר, הוא פופולרי במיוחד במדינות טרופיות.
  • (FLT:0) מזון פסולת FAVEFLT:1; קליפות פירות (אור, בננה, pomegranate), טמונים ירקות, שימוש בטעינה קפה, ופסולת תה עשירה בחומצות אורגניות, וניתן לסווג או לתוסס את בסיס הקפה.
  • (FLT:0) ManureFLT:1: Cow dung שימש במשך מאות שנים באפריקה הכפרית ובאסיה כחומר בניין.מודרני גירסאות מייצבות מתערבות מתערבות מתערבות בשילוב עם חול, לימון או מלט כדי לשפר עמידות ולהפחית ריח.
  • (ב) ,0) , בזבזנית מוצקה של שפכים 1: נייר, קרטון, לוחות חצר, קישוטים ואפילו שיתוק ביוב (לאחר טיפול) ניתן לעבד אותם.
  • (FLT:0) Industrial by-productsFreaLT:1; Sawdust, מבשלים בדגנים, פודיום זית, ו- מילימטר שמן דקל הם הזנות המתעוררות.

תערובת של שני או יותר מזון הם נפוצים כדי לאזן לחות, זמינות תזונתית, ונכסים מחייבים.למשל, ערבוב פסולת מזון עשירה חנקן עם קש עשיר פחמן מניב יחס C טוב יותר:N עבור הדבקה.

יתרונות מרכזיים של bio-Bricks על פני חומרים לא קונבנציונליים

יתרונות סביבתיים

  • (FLT:0) באופן דרמטי נמוך טביעת רגל פחמן 1FLT:1; לבנים חימר אש פולטים 0.2-0.3 ק"ג CO2 לבנים; ביו-בקים יכולים לחתוך את זה על ידי 80–90% כי הם נמנעים מלירות כ"כ הערכת מחזור חיים של 2020 ב FLT:2Journal of ניקויer ProductionFLT 3, מצאו כי bio-bricks מפסולת חקלאית מופחתת ל-85% ללבנים סטנדרטיות.
  • (FLT:0Waste diversion and methaneductionFirLT:1): פסולת אורגנית במזומנים מנחתים מתבטלת, שחרור מתאן (גז חממה חזק) על ידי טיהור הפסולת, ביו-בקים מונעים את פליטות אלה ולהפחית את הצורך בחלל קרקעי.
  • (FLT:0) יעילות אנרגטית (FLT:1): רוב הביו-בקריקים הם שטופלו או נרפאים בטמפרטורות נמוכות (נמוך 100 מעלות צלזיוס) צריכת האנרגיה לייצור יכולה להיות 90% נמוך יותר מאשר לבנים חצניים.
  • (ב) ⁇ :0)ההתמדה בסוף החיים: כאשר קיר ביו-בק אינו נחוץ עוד, ניתן לרסק אותו ולחזור לאדמה כמצנחה או לשמש כדשן, להשלים לולאה מעגלית.

יתרונות כלכליים וחברתיים

  • (FLT:0) חומרי גלם גולמיים זולים יותר מ- 1: פסולת אורגנית זמינה לעתים קרובות עבור מעט או ללא עלות, במיוחד באזורים חקלאיים.זה יכול להפוך את הביו-קרבים זולים יותר מאשר חלופות קונבנציונליות, במיוחד כאשר מרחקי תחבורה קצרים.
  • (FLT:0) יצירת עבודה מקומית: אוסף, מיון ועיבוד פסולת יוצרים תעסוקה בקהילות המקומיות.מודלים לייצור מבוזר מאפשרים לארגונים בקנה מידה קטן להופיע.
  • (ב) ,0) דיור בר-תחילה 1: במדינות מתפתחות, ביו-בקים מציעים דרך לבנות דיור זול ללא תלות בחומרים מיובאים או במכונות יקרות.
  • (ה-FLT:0) כוחן של קבוצות מוחלשות: נשים ונוער יכולים לעסוק באיסוף פסולת ויצירה לבנה, לצבור מיומנויות והכנסה.

יתרונות פונקציונליים וביצוע

  • (FLT:0) אינטגרציה תרמית גבוהה של בידוד 1:1: המבנה של מלכודות ביו-בק רבים אוויר, מניב ערכים מוליכות תרמיים של 0.1–0.3 W / mK (בהשוואה ל-0.6-1.0 עבור לבנים חימר).זה מקטין עלויות חימום וקירור בבנייני מגורים.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ ⁇ : אותו פורוזיות סופגת קול, מה שהופך קירות ביו-בקריק מתאימים לסביבות רגישות לרעשים כמו בתי ספר או בתי חולים.
  • (FLT:0) LightweightofLT:1; בהתאם להזנת, ביו-בקים יכול להיות 30–50% בהיר יותר מאשר לבנים מפוטרים, צמצום העומסים מבניים ועלויות תחבורה.
  • (FLT:0)Fire ResistanceFLT:1: Mycelium מבוסס ביו-bricks, במיוחד, הפגינו תכונות עמידות באש. A 2018 מחקר באוניברסיטה הטכנית של ברלין הראה כי בלוקים Mycelium נפגשו מעמד בטיחות אש אירופי B2 (משחתת שומן רגילה).

אתגרים מול אימוץ ביו-ביריק

אתגרים טכניים

  • (FLT:0) חיזוק דחיסה עקבית של כוח דחיסה 1FLT: כוח משתנה במידה רבה בהתאם להזנתטוק, שיטת עיבוד, וריפוי תנאים. רבים ביו-קרבים נופלים מתחת ל-3.5–7 MPa הנדרש לקירות נושאי עומס.
  • (FLT:0) קבלת יכולת לחות FLT:1: חומרים המבוססים על אורגני יכולים לספוג מים, המוביל לנפיחות, דעיכה ביולוגית או אובדן של יושרה. ציפויים הידרופוביים או תוספים (למשל, silica fume) נבדקים, אך עמידות ארוכת טווח באקלים לחים נותרה דאגה.
  • (FLT:0) ,FLT:1ureze-thaw נזק: באקלים קר, מים לכודים ב pores יכול להקפיא ולהרחיב, סדקים המעבדה על כמה ניסוחים מראים ירידה במשקל בלתי נסבל לאחר 25 מחזורים.
  • (FLT:0) ל- StandardizationFLT:1: אין קודים בנייה אוניברסליים או תקני ASTM עבור ביו-בקריקים.כל פרויקט חייב לעבור בדיקות ספוגות, מעכב את ההיקף המסחרי.

אתגרים מעשיים וכלכליים

  • (FLT:0)איכותיות FLT:1: רוב הייצור הוא בקנה מידה קטן ואומנות.עבור ל כרכים תעשייתיים דורש אספקת פסולת אמינה, מערכות בקרת איכות והשקעות הון - לעתים קרובות מחסומים באזורים מתפתחים.
  • (FLT:0) תחרותיות תחרותיות של FLT:1: כאשר ייצוב (cement, גיר, פולימרים) מוסיפים לעמוד בדרישות כוח, עלויות יכול לגשת או מעבר לאלה של לבנים קונבנציונליים.
  • (FLT:0) תפיסת שוק LT:1; בני ובעלי בתים עשויים להציג לבנים עשויים מפסולת כנחות או לא היגייניים.התגברות על הסטיגמה זו דורשת פרויקטים של הדגמה, הסמכה וחינוך.
  • (FLT:0) שבריר שרשרת של שבריריות FLT:1: זרמי פסולת משתנים עונתיים ומרחביים.שינוי פתאומי בפרקטיקה חקלאית או מדיניות איסוף פסולת יכול לשבש את הייצור.

מחקרים אחרונים ב Bio-Brick Research

Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP)

MICP harnesses urease-producing bacteria, such as Sporosarcina pasteurii, to hydrolyze urea and generate carbonate ions. In the presence of calcium ions, calcium carbonate crystals precipitate around the particles. When applied to a mixture of sand and organic waste (e.g., rice husk), MICP can produce bricks with compressive strengths of 4–10 MPa—suitable for structural use. Some formulations even exhibit self-healing properties: if cracks form, bacteria can be reactivated to seal them. Research at the University of Colorado Boulder has demonstrated viable MICP bio-bricks using recycled concrete aggregate and food waste.

המונחים: bio-Bricks

(החומרים הביו-בקטריקים מיוצרים על ידי אי-מחשבה (אבק, קש, טח תירס) עם נגרות פטרייתיתית (ב- 14 ימים), ה- Mycelium גדל דרך החומר, אנזימים סודיים המפרקים את ה-MPulose ו- ligncoin, תוך יצירת רשת צפופה של ה-Hphae שמחייבת את החלקיקים לאחר מכן, חומר חום-F2 גדל, כמו גרוטב.

פעמונים מבוססי Algae-based Bricks

אלגה, במיוחד מיקרו-לגה כמו EF:0Chlorella vulgarisFLT:1, ניתן לטפח על שפכים כדי לייצר ביומסה המשמש כקשור.תאים אצות מכילים ביופוחיות שפועלות כדבקים כאשר יבשו. צוות באוניברסיטת קולורדו בוק פיתח מבצרים על ידי ערבוב תערובת יבשה עם קירות CLABEEA, בעודם מדגימים את התערובת של 2.

חידושים ותוספות

החוקרים בודקים ביו-פוחיות טבעיות (ראו:0starcherchFLT) 1:1, (FLT:2chitosanphFLT 3 מפסולת, FLT:4ligninFLT:5) ו-Gicpolymers כדי להגביר את כוח והתנגדות מים.

פרויקט Global Case Studies and Pilot Project

הודו: סוכרקני באלג ביו-ביריקס

בהמרצה, הודו, שיתוף פעולה בין המכון ההודי לטכנולוגיה (IIT) בומביי וארגונים מקומיים פיתחו ביו-קרבים מקאסד וגירסת.הלבנים נישאות במשך 14 ימים ומשמשות בפרויקטים כפריים דיור. תוצאות מוקדמות מראות חוזקות דחוסות של 3-5 MPa ו- 30% יותר טוב מהלבנים.

קניה: Cow Dung Stabilized Blocks

בקניה הכפרית, אפריקה הלא-ממשלתית של חברת E-Build, מקדמת בלוקים פרה מייצבת כחלופה זולה לפוטר לבנים.התהליך משלב פרה טרייה (30%) עם אדמה חימר (60%) ומלט (10%), לחצה באמצעות מכונה ידנית.לאחר שחוספסה במשך 28 ימים, בלוקים יש כוחות של 2–4 MPa ומשמשים בבתי ספר ומרכזי קהילה.

בריטניה: קפה קרקעי בריק

החברה המבוססת על לונדון (FLT:0)Bio-BeancioFLT:1 מייצרת "Coffee Logs" עבור דלק, אבל הם גם פיתחה אבטיפוס ביו-ריק באמצעות 50% עילה קפה מושקע, 30% נייר ממוחזר, ו-20% מכובש חימר.הלבנים מפוטרים בטמפרטורה נמוכה יותר (800C) מאשר לבנים סטנדרטיים, לחסוך אנרגיה, בעוד המוצר הביולוגי לא יכול להיות משולב מספיק עבור פסולת פנימית.

ארצות הברית: Mycelium Bricks ב-MIT ו- Ecovative

מעבדת המדיה של MIT, בשיתוף עם אקוביטיבי, גדלה ליברי המיסליום באמצעות פסולת חקלאית מקור מקומית.הפרויקט, הנקרא "אדריכלות מצחיקה", הפיק לבנים בתבניות מותאמות אישית שמתאימות יחד ללא מרגמה. הלבנים קלים (density 150 ק"ג / m3) ו insulating. Ecovative עכשיו מוכר ליברי בידוד לוחות בידוד והוא חוקר יישומים מבניים.

כיוונים עתידיים ו Scalability

עבור bio-bricks לעבור נישה לזרם המרכזי, יש צורך במספר התפתחויות.ראשון, (FLT:0 סטנדרטי בדיקות פרוטוקולים סטנדרטיים בדיקות סטנדרטיים FLT:1) חייב להיות הוקם - בדומה ל- ASTM C62 עבור לבנים חימר - כך מהנדסים ובנינים יכולים לציין פרוטוקולים ביולוגיים עם ארגונים בטוחים.

שנית, תעשיית ביו-בק בוגרת תאם עם חברות ניהול פסולת, עיריות וחקלאים כדי להבטיח אספקה קבועה, צפויה של הזנות.באתר ייצור באמצעות יחידות סלולריות יכול להפחית את פליטות התחבורה ולתאיט לבנים לזרמים מקומיים.

שלישית, (FLT:0) טכניקות ייצור מגובשות של ההרחבה 1 (FLT:0) כמו הדפסה תלת-ממדית עם חומרים ביו-בקיים יכול להאיץ אימוץ. חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי יש 3D מודפס המדפים שלי לתוך צורות ארכיטקטוניות מורכבות. גישה זו מאפשרת מיקום חומרי מדויק, בזבזני, פוטנציאל ל"צמיחה" מבנים ישירות באתר.

לבסוף, (FLT:0) תמריצים פוליטיים (FLT:1 ⁇ ) יהיה תפקיד. מס פחמן, הסמכה בנייה ירוקה (LEED, BREEAM), וחילונות רכש ממשלתיות עבור חומרים פחמן נמוך יכול ליצור ביקוש עבור ביו-בקים. כמה מדינות, כולל הולנד וסינגפור, כבר הציגו מפת דרכים מעגליות כי לפני כן חומרים שנעשו מפסולת.

מסקנה

ביו-בקריקים המיוצרים מחומרי פסולת אורגניים הם יותר מסקרנות אקדמית – הם מייצגים פתרון בר-קיימא, מדרגי לחלק מהאתגרים הסביבתיים והחברתיים הדוחקים ביותר של זמננו.על ידי ייבוש פסולת ממזמים, צמצום צריכת האנרגיה, ואספקת חומרי בניין סבירים, הם מגלמים את עקרונות הכלכלה המעגלית וההשקעה הכלכלית תישאר, קצב החדשנות הוא מאיץ מהתחומים האלה, כדי לקדם את תחום ההתפתחות של העולם האמיתי, ולפתח את הקפיטליסטי, עם הקפיטליסטים, עם פרויקטים של ההתפתחות הבסיסית, עם הקפיטליסטית, ולפתח את תחום ההתפתחות של תעשיית הבנייה, וכלכלה הנוכחית, וכלכלה הנוכחית, בעוד שעדיין קיים, בעוד שעדיין קיים, בעוד שעדיין קיים, עם פרויקטים של תעשיית הבנייה הבסיסית, עם פרויקטים של תעשיית הקפיטליסטית, עם פרויקטים של קפיטליסטית, עם קפיטליזם, בעוד שעדיין קיימים, בעוד שעדיין קיימים, עם פרויקטים של תעשיית הבנייה הבסיסית, עם פרויקטים של קפיטליזם, עם פרויקטים של תעשיית הבנייה הבסיסית, בעוד שעדיין קיימים, עם פרויקטים של קפיטליסטית, בעוד ששוק ההתפתחות הבסיסית, עם פרויקטים של קפיטליסטית, עם פרויקטים של קפיטליסטית, עם פרויקטים של קפיטליזם, עם פיתוח אמיתי, עם פיתוח אמיתי, בעוד ששוק ההתפתחות הבסיסית, בעוד ש