Podle údajů Mezinárodní energetické agentury (IEA) výroba stavebnin a stavebnictví spotřebovala 36 % z celkově vyprodukované energie (a vytváří 39 % emisí CO2). Zhruba třetina je přímo spjata s výrobou stavebního materiálu – oceli, skla, cementu.
Stavební sektor také neuvěřitelným tempem spotřebovává přírodní materiály. Ročně vyžaduje více než pět gigatun (tj. miliard tun) surového vápence a více než 30 gigatun písku, štěrku a drceného kamene. Ostatně bez vhodného písku nevyrobíme beton, cihly ani sklo, a proto je písek co do váhy i objemu po vodě druhou nejvyužívanější přírodní komoditou na světě, hned po vodě.
Materiály se také nerecyklují. Objem odpadů produkovaných stavebním sektorem tak globálně narůstá tempem 2,2 gigatuny ročně.
Spousta hlíny
Jinými slovy, šetřit je na čem. Snaží se k tomu přispět i výzkumníci z univerzity RMIT (tedy Královského Institutu technologie v Melbourne). Tým inženýrů a techniků vedený docentem Abbasem Mohajeranim zkoumá potenciální využitelnost náhradní jílové složky cihlářské hlíny.
Ročně se ve světě vyrobí 1,5 bilionu cihel, které si žádají 3,13 miliardy kubíků kvalitní cihlářské hlíny. Z té by se dal „uplácat“ kvádr tři kilometry vysoký se základnou kilometr krát kilometr. Je to prostě spousta na pohled mastné hlíny, které na zemském povrchu bohužel nemáme neomezené množství.
Čistě geologicky jde o čtvrtohorní spraše, směs jílů a křemenného, živcového či slídového prachu, ze kterých byl vyluhován uhličitan vápenatý. Jejich depozit je geograficky omezený, vázaný jen na určitá stanoviště a formace. Pokud je vytěžíme, těžko se budou nahrazovat jiným materiálem. Mohajerani a jeho kolegové proto navrhují v odborném žurnálu Building zpomalit tempo jejich současné spotřeby tím, že je částečně doplníme materiálem naprosto obnovitelným a neméně přírodním: lidskými exkrementy.
Australští inženýři to neříkají na plná ústa. Pro náhražku dávají přednost termínu biosolids, tedy biologické pevné látky. Nikoho ale nenechají dlouho na pochybách, když vyčíslují jejich globální produkci a uvádí informaci o tom, že by je rádi odčerpávali z kanalizace a skládek. Ty jsou totiž novodobým, plošně celosvětově rozšířeným depozitem onoho poněkud nevábného materiálu. Jak přesně by nám mohly pomoci?
Na jedné straně tu máme hrozbu akutního nedostatku materiálu pro výrobu cihel. A na druhé pak přemíru tuhých splašků, odpadních produktů lidského zažívacího traktu, které dennodenně míří kanalizační sítí k čistírnám odpadních vod. Tam se dočkají dílčího zpracování. Zamíří do spaloven, bioreaktorů či do hnojiv.
I tak zůstane 30 % objemu této potenciální suroviny naprosto nezužitkováno, odloženo na skládkách a v kalištích. Kde se v průběhu svého rozkladu velmi pravděpodobně stanou zdrojem skleníkových plynů, potažmo dalších hygienických a zdravotních rizik.
Země EU tak těchto látek vygenerují 9 milionů tun ročně (USA 7,1 milionů tun, Austrálie 327 000 tun). A Mohajerani říká: „Zapracování takových biologických pevných látek by mohlo částečně řešit problémy environmentální, materiálové i ekonomické.“ Podle inženýrů RMIT by mohly „biosolids“ nahradit částečně jíl v nových cihlách. Rozhodně ne v kompletní světové produkci, autoři nápadu – možná i z estetických důvodů – mluví o 15procentím podílu pevných biologických odpadů v 15 % nově vyrobených cihel.
Krev propadla. Budou exkrementy lepší?Prozatím neúspěšný inovativní vhled australských inženýrů do materiálové problematiky trochu připomíná nešťastný osud architekta a designéra Jacka Munroa, který v roce 2012 navrhoval vyrábět stavební cihly z jiné opomíjené suroviny. Zvířecí krve. Představa, že ze tří vykrvených krav nakonec dokážete postavit jednoduchý dům, ale vyloženě propadla, a architekt se tehdy dočkal velmi ostré kritiky od obhájců zvířecích práv a ochránců životního prostředí. Přišlo jim to neetické a nemorální. Třeba ale zrovna u nich by teď mohl Abbas Mohajerani najít zastání. |
Testy s jíly a jejich těsty
S materiálem samozřejmě autoři nápadu experimentovali. Testovali cihly obsahující od 5 do 29 % přídavku. Exempláře s vysokým podílem biologických pevných látek propadly. Překvapivě ne pro nedostatečnou stabilitu materiálu, ale kvůli vyšší než nezávadné koncentraci těžkých kovů ve výluhu.
Po stránce fyzických, chemických a mechanických vlastností si však tyto cihly vedly slušně. Při kompresivních testech a zatížení snášely tlaky v rozmezí od 12,04 – 35,5 MPa. Pro srovnání, moderní pálená cihla přitom odolává 15,00 – 80,00 MPa, a za limitní se v australských stavebních regulích považuje hodnota 5 MPa.
Přídavek biologických pevných látek se také promítl do vnitřní struktury cihel. Byly poréznější, a tudíž měly nižší tepelnou vodivost. Vzhledem k jiným vlastnostem materiálu bylo k vypálení těchto cihel zapotřebí méně energie: u těch s 25% podílem bylo zapotřebí o 48,6 % méně energie.
Pozornost byla věnována váhovému úbytku; sesedání, vysolení a vyvětrávání; vývoji makrostruktury. Badatelé sice připouští, že by před zahájením průmyslové výroby bylo zapotřebí učinit ještě několik dodatečných testů, ale ve svém přístupu vidí velký potenciál.
Pokusný stavební materiál vyrobený na australském ústavu RMIT s využitím „pevných biologických odpadů“.
Dvě mouchy jednou ranou?
„Dnes investujeme energii do toho, abychom se zbavili biologických pevných látek, a investujeme energii do vypalování cihel,“ říká Mohajerani. Cihly s přídavkem exkrementů by ukusovaly z vršících se hromad odpadu a mohly by podpořit udržitelnou výrobu stavebních materiálů přímo v místě spotřeby.
Za pravdu mu přitom dávají dvě další studie, zacílené na zhodnocení životního cyklu cihel s nevábným přídavkem, a výzkum emisní bilance výroby. Obě označují návrh RMIT za ukázku udržitelného přístupu, který adresně zasahuje environmentální problematiku kanalizačních odpadů i výroby cihel.
Na okraj se hodí doplnit, že tyto cihly s 10–20% podílem nikterak nezapáchají a jsou po všech stránkách hygienické, normám odpovídající. Proces vypalování je zbavil všech závadných látek.
Takže proč už dávno netěžíme substrát na cihlářskou hlínu v kanalizacích? Problém je nejspíš v nastavení trhu, který, byť si to možná nepřipouštíme, ovlivňujeme největší měrou sami. A zjevně dokud bude pořád dost konvenční suroviny na výrobu cihel, nikomu se nechce bydlet v domě vybudovaném z materiálu s podezřelou minulostí
