Mořské řasy jako klíč k udržitelné stavbě: Zpevňují 3D tištěné materiály o 25 % a snižují náklady

Vědci objevili způsob, jak proměnit běžný biopolymer v high-tech stavební materiál vhodný pro 3D tisk. Tajnou přísadou je alginát sodný, biopolymer z mořských řas, který se používá například pro krémovou konzistenci zmrzliny nebo praskající kuličky boba čaje.

Vědci objevili způsob, jak proměnit běžný biopolymer v high-tech stavební materiál vhodný pro 3D tisk. Tajnou přísadou je alginát sodný, biopolymer z mořských řas, který se používá například pro krémovou konzistenci zmrzliny nebo praskající kuličky boba čaje. Nová studie vedená výzkumníky z University of Colorado Boulder a Columbia University ukázala, že přidání malého množství této potravinářské složky do místní hlíny a písku činí směs neuvěřitelně hladkou pro 3D tisk a výslednou strukturu pozoruhodně pevnou.

Bylo zjištěno, že alginát sodný mění elektrické náboje jílových částic, což způsobuje jejich vzájemné odpuzování. Díky tomu zůstává směs stabilní a plynule protéká tryskou 3D tiskárny. Profesor Wil Srubar z Katedry stavebního, environmentálního a architektonického inženýrství zdůrazňuje, že lidé i zvířata staví ze zeminy od nepaměti, ale dosud chybělo vědecké pochopení, jak tyto materiály navrhovat. Tým se proto inspiroval přírodou, kde termiti, vosy a červi staví složité a odolné struktury pomocí biologických molekul ve svých slinách, které zeminu lepí dohromady.

Výzkumníci testovali pět různých přírodních pojiv, včetně běžných kuchyňských zahušťovadel, jako je xanthanová a guarová guma. Většina z nich působila jako silné lepidlo, které půdu tak pevně svazovalo, že ucpávalo 3D tiskárnu. Alginát sodný však fungoval přesně naopak. Místo lepení změnil elektrické náboje jílových částic, takže se vzájemně odpuzovaly jako stejné póly dvou magnetů. Částice pak bez námahy klouzaly jedna kolem druhé, směs tekla jako kapalina a poté ztuhla jako kámen.

Ideální receptura byla nalezena přidáním pouhých 0,12 procenta výtažku z mořských řas do surové zeminy vytěžené z lomu v Coloradu. Nová směs může být tištěna o 33 procent rychleji než standardní zemina a odolá o 25 procent vyššímu tlaku. Pro demonstraci byla vytištěna tenká, 8 milimetrů silná stěna, která se naklání ven pod úhlem 60 stupňů a zůstala dokonale stabilní, což je mnohem strmější úhel než u Šikmé věže v Pise. Tyto materiály budou použity například při výstavbě expozice Earthen Rituals na Benátském bienále architektury v roce 2026.

Dopady na životní prostředí jsou obrovské. Stavební firmy běžně vykopávají tuny zeminy pro základy a sklepy, která je nyní většinou odvážena na skládky. Tato nová metoda umožňuje stavebníkům recyklovat tento odpad přímo na místě, čímž se problém s likvidací mění ve strukturálně pevné stěny. Zemní stěny navíc fungují jako přírodní klimatizace, regulují vnitřní vlhkost, zachycují znečišťující látky a izolují místnosti proti extrémnímu horku i chladu. Jelikož hlína a písek jsou široce dostupné, technologie může být nasazena kdekoli a nahrazuje uhlíkově náročný beton materiálem, který máme doslova pod nohama. Ačkoliv se tato studie primárně zaměřuje na tiskovatelnost, výzkumníci poznamenávají, že jejich rámec lze nyní použít k testování dalších přírodních biopolymerů, což otevírá dveře k objevování nových organických přísad, které by mohly dále maximalizovat pevnost a dlouhodobou odolnost 3D tištěných zemních konstrukcí.