| ADAPTER |
ühendab ettevõtjaid teadlastega

Uudsest turbamaterjalist võiks ühe päevaga maja printida

12. juuni 2018

TEADUS – Toomas Tenno IMGP1480 (Merilyn Merisalu)
Toomas Tenno FOTO: Merilyn Merisalu

Lõigatud turbaplokkidest ehitati maju juba aastatuhandeid tagasi. Nüüd on Tartu teadlased töötanud välja materjali, mis võimaldaks freesturbast ja põlevkivituhast printida 3D-printeriga energiatõhusaid maju.

Keemiadoktor Jüri Liiv leiutas paar aastat tagasi turbast, linnusõnnikust ja puutuhast orgaanilise humaatmullaparandaja TURPS-i, mis paneb taimed kiiremini kasvama ja suurendab mulla viljakust. Katsetades, millised graanulid on sobiva kõvadusega, läksid ta mõtted sellele, kas turbast saaks valmistada ka isepüsiva ehitusmaterjali.

Praegu saab Jüri Liiv kindlalt öelda, et see on võimalik. Koos Tartu Ülikooli ja Eesti Maaülikooli teadlastega on ta loonud peamiselt turbast ja põlevkivituhast ehitusmaterjal, mis võib vähendada eramaja ehituskulu umbes kümme korda.

Eesmärgiks seati sellise kohalikel loodusvaradel ja jäätmetel põhineva isekandva ehitusmaterjali loomine, millega saaks otse ehitusplatsil 3D-printida kuni kahekorruselisi maju. Keskkonnainvesteeringute Keskus rahastas teadlaste projekti ligikaudu 200 000 euroga.

 

Parem varakasutus

Eesti Märgalade Ühingu andmetel katavad sood Eesti pindalast peaaegu 22% ja ainult kolmandik sellest on arvel turbamaardlatena. Uuritud turbavarust on vähem kui kolmandik loetud kasutatavaks varuks, ja sellest umbes 2% kohta on kaevandamisluba.

See tähendab, et kuigi turvast Eestis jagub, kasutatakse seda äärmiselt vähe. Seni on kasutuskõlblikuks peetud üksnes turbakihi ülemist kuivemat osa. Suuremate soode turbakihi paksus on keskmiselt 3–5 meetrit, harva 7–8 või isegi kuni 18 meetrit. Kasutamata osa jäetakse kõdunema.

TÜ keemia doktorant Ergo Rikmannile selline raiskamine ei meeldi. «Ka seda turvast on võimalik rakendada majanduslikult kasulikult. Turbast saab eraldada palju fraktsioone – näiteks humiinaineid ja vahasid – ning lõppjääki kasutada kas või tselluloosi tootmiseks,» ütleb Rikmann.

 

Vähem süsihappegaasi!

Levinuim turba kaevandamise meetod on freesimine. Selle käigus lõigatakse turbalasundi pealmisest kihist lahti 10–20 mm paksune kiht ja jäetakse see freesväljale kuivama. Kui väljalõigatud osa on piisavalt kuiv, tõstetakse see hunnikutesse ja lõigatakse lahti järgmine kiht. Et selline töömeetod end ära tasuks, on enamik freesvälju suuremad kui 100 hektarit.

Kui turbalasundi pealmine kiht eemaldada, jääb alles väga happeline lagunev turvas, mille peal ei kasva isegi turbasammal. Rootsis tehtud mõõtmised näitavad, et freesväljal mineraliseerub turvas ülikiiresti. See tähendab, et Eesti kõdusood saadavad igal aastal atmosfääri arvatavasti kuni 10 miljonit tonni süsihappegaasi.  Kasvav turvas seevastu seob süsihappegaasi. Et turvas uuesti kasvama saada, tuleks kaevandamise käigus välja võtta kogu varu. Soomes, kus kasutatakse turvast väga palju, taastatakse turbavälju aktiivselt: pärast turba väljavõtmist külvatakse samasse kohta turbasammal.

 

Jäätmete väärindamine

Põlevkivituhk on tunnistatud ohtlikuks jäätmeks, sest veega kokku puutudes muutub see väga aluseliseks. Joogivee pH on 7, aga põlevkivituhal võib see näitaja olla ligi 13, mis muudab selle keskkonnale kahjulikuks. Samas sobib sellise pH-ga tuhk ehitusmaterjali jaoks kõige paremini.

Tartu teadlased tegid uudset ehitusmaterjali välja töötades ohtrasti analüüse, millest selgus, et materjal on tervisele ja keskkonnale täiesti ohutu. Lisaks leiti katsete käigus lahendus, kuidas vähendada tardumisaega umbes 30 päevalt ühe päevani.

Eestis tekib aastas hinnanguliselt 7 miljonit tonni põlevkivituhka, millest taaskasutatakse 5% (tsemendi tootmiseks ja põldude lupjamiseks). Ülejäänu ladustatakse tuhamägedesse ja see tekitab märkimisväärse keskkonnareostuse. Turbamaterjali kasutamine aitaks kindlasti kaasa sellele, et uut tuhka ladustataks vähem.

 

Head omadused

Väljatöötatud turbamaterjal saavutab esialgse tahkuse 24 tunni jooksul, kuid jääb veel pikaks ajaks elastseks. Seetõttu ei lähe vaja soojustust ega täiteid ja kogu konstruktsioon muutub õhkupidavaks ilma tuuletõket lisamata.

«See on hingav materjal, mis ei vaja eraldi auru- ega tuuletõket. Mingit hallitust tekkida ei tohiks. Lisaks peab see meeletult hästi müra. Soomes tehakse turbast akustilisi paneele ja meie materjal sobib selleks sama hästi,» selgitab Liiv.

Tenno lisab, et teadustööle kulus umbes aasta, enne kui leiti materjali õige segu, mis oleks samal ajal tugev ja väga hea soojusjuhtivusega. Pärast lõplikku kõvastumist on materjal tugev ja väga kerge, sooja- ja vastupidav. Kuigi turvast kasutatakse ka küttematerjalina, on teadlaste väljatöötatud materjal tuleohutu.

Häid omadusi on sel ehitusmaterjalil veel. Maamajades on tihti probleeme rottide, putukate ja hallitusega – uudne koostis ei sobi ühelegi nimetatud kahjutekitajale. Selle komposiidi puhul ei pea kartma ka seintele rohu või puude kasvamist. Taimekasvatuses kasutatava turbasegu koostis on hoopis teine.  Et turvas ja põlevkivituhk ei maksa kuigi palju, teeks majaehitajaid eriti õnnelikuks materjali hind. Liivi sõnul arvutasid teadlased, et sellest prinditud 100–150 ruutmeetri suuruse põrandapinnaga majakarbi ehituskulude omahind võiks olla umbes 5000 eurot (sama suure karkassmajakarbi ehitus maksaks ligikaudu kümme korda rohkem).

 

Printimine tulevikus

Praeguseks on tehtud nii teadustöö kui ka hulk katseid. Materjalitehnoloogilised probleemid on lahendatud edukalt, kuid ebapiisava rahastuse tõttu jäi printimata plaanitud 27 kuupmeetri suurune katsehoone. Turbamaterjal on põhimõtteliselt valmis tootmiseks detailidena, kuid 3D-printimiseks on vaja teha veel palju tööd.

«Meie materjalist maja ehitamine võiks välja näha nii, et valatakse vundament ning üheks päevaks sõidab kohale printeriga auto, kaasas paar-kolm puistekoormat turvast, põlevkivituhk ja muud lisandid. Kahekordse elumaja saaks neist valmis printida ühe-kahe päevaga,» kirjeldab Liiv.

Sama tehnoloogiaga, kuid teistsuguse koostisega iselagunevaid plokke saab kasutada istikute ettekasvatamiseks ja näiteks linnahaljastuses kompositsioonide loomiseks. Veel loodavad teadlased arendada välja ohtlike jäätmete utiliseerimise tehnoloogia. See kapseldaks kõik kahjulikud ained graanulitesse ja muudaks need mittelahustuvaks või töötleks need kasulikeks aineteks.

Tenno lisab, et nad on pakkunud välja ka turbast aktiivsöe tootmise. Esialgsete katsete tulemused on väga paljutõotavad, ent rahastust sellel suunal pole.

 

Merilyn Merisalu

UT peatoimetaja
merilyn.merisalu@ut.ee

Täispikka artiklit saad lugeda: https://www.ajakiri.ut.ee/artikkel/2820

Cookie settings