Objev technologů z univerzity v Kapském městě mění to, co činí jinak oblíbené stavivo, klasické cihly, problematickým stavebním materiálem. Ponechává jim jejich původní vlastnosti i kvality, ale zbavuje je nutnosti vypalování. A využívá k tomu něco, čeho všichni máme prakticky neomezenou zásobu.
Neomezenou zásobu? Klidně nad tím přemýšlejte, jako nad hádankou. Opravdu to máme k dispozici všichni, chutí i bohatí. Nosíme to všude s sebou. A několikrát za den se toho zbavujeme, protože to jinak ani nejde. Ano, ta odpověď není úplně komfortní.
Raději tedy začneme krátkým výletem do minulosti.
Protože cihly jsou s námi už opravdu dlouho. Ty úplně vůbec první - vyráběné z jílů, písku a bláta, doplněné ještě o směs nadrobno nasekané slámy – a seschlé ve stavební kvádry slunečním žárem, jsou datované téměř deset tisíc let před naši současnost.
)
Cihly? Vynález nejasného původu
Určitou zajímavostí je, že na mapě světa přesně nezabodneme prstem do jedné jediné lokality a jejich vznik nepřisoudíme jedné jediné civilizaci. Kolem roku 7500 př. n. l. se s nimi totiž poprvé setkáváme jak v povodí řeky Tigris, tak i v povodí Indu a kolem tureckého Çatalhöyük a v Anatolii.
Takže to vypadá, že se tenhle pro stavebnictví průlomový nápad objevil nezávisle na sobě na několika místech.
V čem ale byly takové cihly tak průlomové? Je to o tom, z čeho se stavělo ještě před nimi. Tedy ze dřeva a kamení. Ty ale nejsou všude stejně dostupnými materiály. V polopouštní krajině se shání špatně. A hlavní finta stojící za úspěchem cihel spočívala v tom, že jste si je mohli vyrobit i tam, kde jiný stavební materiál absentoval.
Město, obchodní stanici, chrám, hrobku nebo pevnost jste s cihlami už nemuseli budovat tam, kde byl dostatek kamene a dřeva. Ale tam, kde jste sami chtěli a potřebovali. Mohli jste si z nich, s trochou fantazie, postavit cokoliv. Pravidelnost dílků téhle cihlové stavebnice totiž umožňovala obrovskou variabilitu.
)
Ty vůbec první „normované“ nepálené cihly - z nichž se budovalo třeba Jericho – měly parametry 400x150x100 mm. A další průlom nastal, když se kole roku 4000 před naším letopočtem začaly objevovat první cihly pálené. Jejich odolnost předurčovala vznik funkčně i tvarově komplexnějších staveb. Cihly tak stály na samém počátku příběhů té opravdové architektury.
Ale to už si ze starověku musíme odběhnout do přítomnosti. Kde jsou cihly – stále nesmírně populární stavební materiál – kromě radosti i zdrojem starostí.
Fantastické, ale planetě Zemi škodí
Pořád je tu ta jejich pevnost při relativně nízké hmotnosti, modulární charakter, vysoká akumulace tepla, akustické izolační schopnosti a požární odolnost, ale taky nemalé výdaje energie spojené s jejich produkcí.
Aby pálená cihla dobře „fungovala“, musela projít pecí s teplotami od 700 do 1100 °C. A dosažení takových teplot si žádá spálit obrovské množství dřeva nebo uhlí. Paliv, které produkují emise. Že se cihly pálí posledních šest tisíc let, a nikdo si dosud nestěžoval?
Je třeba to vnímat v širším kontextu. V tom, že takových pálených cihel se ročně vyrobí 1500 miliard kusů. Pokud vám to číslo přijde přestřelené, vězte, že 87 procent světové produkce zajišťuje Asie. Globální poptávka rovněž meziročně narůstá o 6 procent.
)
Ještě nikdy se na planetě Zemi nevyrábělo tolik cihel, jako nyní. A v takových objemech a počtech to, že cihly jsou možná složením své cihlářské směsi „přírodní“ nevyváží, že jejich výrobní postup je energeticky nákladný a dlouhodobě neudržitelný.
Cihly samy o sobě nemají chybu, což dokazují i tisíciletí jejich historie. Jen zkrátka proces jejich vypalování bolí. Je to trochu podobné jako s betonem, který je též perfektní – nebýt emisně extrémně náročného cementu. Jenže jak to u cihel udělat jinak a lépe, respektive dosáhnout u nich stejné pevnosti a strukturní odolnosti, jen bez vypalování?
Nad tím bádali výzkumníci z týmu Suzanne Lambertové univerzity v Kapském městě.
Z odpadů a bez odpadů
Jejich cílem už několik let je hledání takových stavebních materiálů, které neprodukují žádné odpady. A taky už před lety nalezli část paradoxní odpovědi. Nejlepší bezodpadový stavební materiál je podle nich ten, který je vyroben z odpadů.
Protože zhodnocuje něco opravdu nepotřebného, čemu dává nový smysl. V případě vele-úspěšného projektu Bio-bricks (mohli bychom asi říkat bio-cihly) jde ale ta honba za bezodpadovostí trochu dál, než by se na první poslech chtělo líbit.
))
Lambertová, jinak profesorka civilního inženýrství, se navíc rozhodla chemickou cestou proměnit proces výroby cihel. A tím jim odpárat velkou část z emisí oxidu uhličitého, které vznikají při tom nezbytném vypalování na tisíc stupňů. Její produkt „tuhne a zraje“ při pokojové teplotě.
Co za tím stojí? Činnost bakterií, které zpracovávají a vážou substrát do formátu cihel. Ten proces se oficiálně jmenuje mikrobiální srážení uhličitanu, a pokud vám to přijde povědomé – je to stejný princip, na jakém třeba vytváří své tuhé skořápky mlži. Mušle a tak podobně.
Mušle? Asi nastal ten správný čas k odpovědi na úvodní hádanku. Teď už opravdu bez tajemství a náznaků. To zázračné „pojivo“ písčité sypké směsi, z níž se bez pece stane cihla, je lidská moč.
Pokud totiž máte dostatek moči, a k tomu bakterie produkující enzym ureázu, máte vyhráno.
Ureáza spouští chemickou reakci, rozkládající močovinu v moči, přičemž vzniká uhličitan vápenatý. Vlastně ten samý vápenec, hlavní složka cementu. Tohle pojivo pak sypký písek zpevní do podoby cihly. Nebo do jakéhokoliv tvaru nádrže, v níž bude dostatek moči-písku- a těch správných bakterií.
))
Pevné a bez vypalování
Můžete si odškrtávat – písek nebo sypká zemina je k nalezení prakticky všude, a ani moč se nedá tam, kde se vyskytují lidé, považovat za nedostatkový materiál.
Takže k tomu, abyste si postavili tuhle udržitelnou cihelnu, už nepotřebujete fabriku s obří pecí a komíny. Postačí vám kádinka s kulturou bakterií, které si docela udržitelně namnožíte. Procesně je to snadné. Místo haldy paliva to bude chtít jen spoustu nádrží. A kanystry plné lidské moči.
Jak dlouho výroba jedné takové Bio-brick trvá?
))
Záleží, jak moc pevnou cihlu chcete mít. Platí, že čím déle ponecháte bakterie působit, tím pevnější a odolnější materiál ve výsledku bude. Laboratorní testy zatím prokázaly, že podíl onoho vápenatého pojiva může v čase narůst přes 40 procent. To už je pak cihla odolností srovnatelná s jakostním betonem.
Proces „nabývání pevnosti“ cihel je plně kontrolovatelný, v tabulkách si můžete najít, jak dlouho musí cihly zrát. Že je to časově náročnější, než vypalování v peci? To ano. Ale v zásadě je to srovnatelné s dobou potřebnou pro výrobu na slunci prosychajících vepřovic. A – což se dnes počítá – se to celé odehrává bez emisí.
Zádrhel není ani tak v trvání výroby, jako v objemech tekuté suroviny. Na jednu cihlu, srovnatelnou velikostí s páleným standardem z cihelny, je zapotřebí 30 – 40 litrů moči. Vypadá to jako opravdu velké množství. Ale je třeba chápat, že moč je z 98 procent tvořena vodou. Pro proces jsou z hlediska chemické reakce potřebné jen ionty uhličitanů a vápníku, které tvoří méně než procento objemu.
Abychom neříkali jen půlku pravdy: technologové z Kapského města chtěli stavební materiál bezodpadový, ale po výrobě Bio-bricks přeci jen něco zůstává. Odpadním produktem výroby těchto cihel je dusík a draslík. Je to selhání v plánu? Kdepak. Dusík i draslík jsou poptávány jako hnojiva pro zemědělství. Takže ve výsledku je opravdu 100 procent suroviny zužitkováno v něco smysluplného.
Model, při němž výroba staviva současně produkuje hnojivo pro zemědělství, zní jako hodně úspěšný koncept. Nejen pro Afriku. O vynález zatím projevili zájem technologové ze Švýcarska, a v praxi ho už testují v Indii.
))
Peníze a cihly nesmrdí
Jinak se hodí zmínit, že famózní Bio-bricks vyplňují mezeru v dosavadních plánech cirkulační ekonomiky. O tom, že by bylo fajn začít velkokapacitně jímat lidskou moč – a vyrábět z ní hnojiva – se hovoří už dlouho. Háček byl v tom, že infrastruktura potřebná k takovému velkoobjemovému jímání se nebyla schopná provozně zaplatit.
Komerční hodnota dusíku nebo draslíku je zkrátka nižší než náklady na svoz, nádrže a chemičky. Když se to celé ale připojí ke stavebnímu průmyslu a výrobě cihel (kterých jsou poptávány miliardy), třeba právě v kontextu miliardového močícího obyvatelstva Číny či Indie, dává to ekonomicky perfektní smysl.
Ostatně představa, že když budete chtít postavit dům, můžete si na něj začít střádat sami už od dětství, má něco do sebe. Sice to při výrobě cihel nevoní… ale hotový produkt už žádný závadný odér neprodukuje.
Zdroj: wikis.ifporient.org, TheConversation.com, iopscience.org, Dezeen.com, News.uct.za, hablakilns.com, ČeskéStavby.cz, FastCompany.com, IntelligentLiving.com
