건설 산업에서 생체재료와 그 위치

The term biomaterials is used to describe building materials derived from living organisms including plants, animals and fungi. Increasing knowledge about microbiology and synthetic biology techniques is now allowing innovative biomaterials to enter the market.

With the construction industry responsible for 40% of global CO2 emissions, responsibility falls on the industry to make dramatic changes to improve its sustainability. New biomaterials are being created using waste products and microbes to solve these ecological problems, with timber or plant-based materials being net carbon sinks. 건설 산업에 사용하기 위해 연구되고 있는 생체 재료는 다양하고 다양하며, 각각은 업계 내에서 서로 다른 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.

생체재료는 건축자재를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 다음과 같은 이점:

• 대기 CO에서 추출된 탄소 포집 및 저장₂ 최근 광합성으로
• 매년 작물을 재배하거나 수확 주기를 길게 하는 산림을 통해 지속 가능한 생산을 이룹니다.
• 수명 종료 시 생분해성. (혐기성 소화조 내부의 제어된 부패는 유기 비료와 바이오메탄을 모두 생산하여 에너지를 공급합니다)
• 열팽창의 선형 계수가 낮거나 거의 0에 가깝습니다.
• 세포 내 수분의 상변화를 통해 밀폐공간의 온도와 습도를 조절하는 특성
• 높은 증기 확산도 및 'Fickian' 증기 분산
• 일반적으로 비열 용량이 높음
• 낮은 열확산율
• 종종 좋은 성능 대 무게 비율
• 낮은 구체화 에너지. 

콘크리트 – 더 나은 옵션이 있습니까?

건설 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 재료는 아마도 가장 지속가능하지 않은 재료 중 하나일 것입니다. 대부분의 기반시설의 중추 역할을 하는 콘크리트는 엄청난 양의 탄소를 배출합니다. 주변으로 추정됩니다 10억 톤의 콘크리트가 생산됩니다. 매년 시멘트(콘크리트 혼합의 주요 요소)를 사용하여 연간 8%를 차지합니다. 탄소 배출 전 세계적으로, 그리고 전 세계 식수의 약 10%를 사용하고 있습니다. Dosier에 따르면.

콘크리트와 시멘트는 아니지만 지속 가능한 재료, the construction industry is not going to stop using it over night. To address this fact, there are many companies who are designing and producing alternatives to traditional Portland-based cement, in an attempt to reduce its impact on the environment.

그러한 회사 중 하나가 바실리스크콘크리트에 석회석을 생성하는 특수 박테리아를 심어 '보수 가능한 콘크리트'를 시장에 내놓는 중이다. 균열에 습기가 들어가는 등 박테리아가 물과 접촉하면 포자가 활성화되어 미생물이 성장합니다. 박테리아 포자는 강건한 극한성 생물, 콘크리트 내부에서 수년간 더위, 가뭄, 추위를 견딜 수 있습니다.

콘크리트의 수명을 연장함으로써 Basilisk는 사용되는 콘크리트의 전체 양을 줄여 재료의 지속 가능성을 높일 수 있습니다. 자가치유 콘크리트의 높은 초기 비용에도 불구하고 Green Basilisk는 유지 관리 비용을 장기적으로 절감할 수 있다는 점을 업계에 확신시키기 위해 노력하고 있습니다.

“우리는 수축 강화재를 최대 50%까지 줄일 수 있습니다. 이는 콘크리트 혼합물에 바실리스크 30kg만 추가하면 입방미터당 최대 XNUMXkg의 연료를 절약할 수 있다는 의미입니다.” 회사의 마케팅 및 회계 관리자인 Marc Brants는 말했습니다. 

또 다른 회사는 바이오메이슨, a US-based company that grows cement through a biological process with a low carbon footprint. Their biocement technology grows in ambient temperatures, building with carbon and calcium to create controlled, structural cement. Where Portland cement is a calcium-silicate hydrate material that originally comes from liberating carbon from limestone through intensive heating, emitting carbon dioxide as a byproduct. 바이오메이슨 '바이오시멘트' 이는 탄소와 칼슘이 결합되어 생물학적으로 형성된 석회암 물질을 생성하는 이 과정의 역전입니다. 이는 공정에 고열과 화석 연료가 필요하지 않으며 재료가 탄소를 구성 요소로 사용한다는 것을 의미합니다.

균사체

균사체는 버섯 뿌리 구조의 일부를 형성하며 건설 부문에서 사용하기 위해 다양한 방법으로 연구되고 있습니다.

바이오옴영국에 본사를 둔 회사인 는 현재 균사체 기반 단열 패널을 개발하고 있습니다. 균사체의 주요 장점은 폐농산물에서 자랄 수 있고 생분해된다는 것입니다. 천연 난연제인 키틴도 함유되어 있습니다.

“우리가 보고 있는 것은 순환성에 대한 아이디어를 구축하는 것입니다. 만약 우리가 물질을 다시 가져간다면, 우리는 그것을 분해한 다음 균사체 창을 성장시킬 때 성장 과정에 다시 넣을 수 있습니다. 이것은 우리도 실험하고 있는 것입니다.”

런던 연습 블래스트 스튜디오 생활과 함께 3D 프린팅하는 방법을 개발했습니다. 균사체 그리고 그것을 수확할 수 있는 기둥을 만드는 데 사용했습니다. 버섯 구조적 건축 요소로 사용되기 전에. 기둥은 런던 주변에서 수집한 폐 커피 컵의 공급원료와 균사체를 혼합하고 이를 점토를 이용한 3D 프린팅에 사용되는 것과 유사한 맞춤형 냉간 압출기에 공급하여 구성되었습니다. 블래스트 스튜디오 인쇄 기술을 확장하기 위해 노력하고 있습니다. 누각 그리고 앞으로는 건물 전체를 건설할 계획이다. 공동 창립자 Paola Garnousset said this could effectively allow cities to grow 아키텍처 주민들에게 식량을 제공하는 동시에, 자기들의 폐기물을 처리합니다.

대마

출연한 다르실 샤(Darshil Shah) Constructive Voices 팟캐스트의 에피소드 15, 대마를 생체 재료로 사용합니다. 대마는 대기 중 탄소를 두 배 더 효과적으로 포집할 수 있습니다. 대마는 최고의 CO2-바이오매스 변환기 중 하나라고 추정하는 수많은 연구를 통해 숲으로서 탄소 음성 생체 재료를 제공합니다. 산업용 대마는 CO8 15~2톤 재배 헥타르당. 빠르게 자라는 이 식물은 전통적으로 밧줄, 직물, 종이에 사용되었던 섬유를 얻기 위해 수천 년 동안 재배되어 왔습니다. 오늘날 바이오플라스틱, 건축자재, 바이오연료 제조에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

과의 인터뷰에서 데젠, 샤는 이렇게 말합니다.

"스템 외부를 형성하는 강하고 뻣뻣한 섬유는 자동차 부품은 물론 풍력 터빈 블레이드 및 클래딩 패널을 포함한 바이오 플라스틱 제품을 생산하는 데 사용될 수 있습니다."

다르실 샤

"대마 바이오플라스틱 클래딩 패널을 사용하면 알루미늄, 역청 플라스틱 및 아연 도금 강철 패널에 대한 적절한 대안이 될 수 있으며 생산에 필요한 에너지는 15~60%에 불과합니다." 줄기의 나무 내부 부분인 부스러기는 비내력 벽 충전재 및 단열재인 "대마초"를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

대마는 또한 건축 자재로 연구되고 있습니다. Rensselaer Polytechnic Institute 미국에서는 대마를 사용하여 만든 강철 철근의 대안을 발명했습니다. 탄소 배출량을 줄일 뿐만 아니라 부식 문제도 피할 수 있다고 주장합니다.

Steel is subject to corrosion and rusting, particularly in structures such as bridges, roads, seawalls and buildings and areas with in environments with high salt concentration, which significantly reduces its lifespan. In highly corrosive environments, lass fibre reinforced polymer (GFRP) rebar are often used instead, which has a high environmental impact.

부식이 더 이상 요인이 되지 않는다면, Rensselaer Polytechnic Institute 철근의 수명이 길어질 것이라고 믿습니다. 지금보다 3배는 더 많아야지. 따라서 서비스 수명이 늘어나면 탄소 배출량이 더욱 감소하게 됩니다.

대마 철근은 현재 기존 제품에 대한 실행 가능한 대안이지만 추출 공정이 개선되고 섬유질을 위해 식물이 재배됨에 따라 미래에는 이 기술이 훨씬 더 효율적이 될 것으로 기대합니다.

얼마 동안 건축용 새로운 생체재료 개발에 대한 관심이 있었지만 건축 산업은 보수적이고 가격 중심적이어서 수용이 느렸습니다. 그러나 지속 가능성에 대한 소비자 수요가 증가하면서 이러한 혁신에 대한 관심이 높아져 건축 자재에 대한 경쟁 환경이 더욱 치열해졌습니다. 이 주제의 혁신과 관행에 대해 자세히 알아보려면 지속 가능성 교육 여기를 클릭해 문의해주세요.

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