Was entsteht, wenn man menschlichen Urin, losen Sand und Bakterien mischt? Die Antwort sind Bioziegel auf Urinbasis: Ein umweltfreundlicherer Ersatz für im Ofen gebrannte Ziegel, so die Forscher des Universität Kapstadt (UCT).
Suzanne Lambert, Masterstudentin im Bauingenieurwesen, stellte kürzlich die neu formulierten Ziegel vor. Ähnlich wie bei der Bildung von Muscheln entstehen die Biosteine durch einen Prozess, der als mikrobielle Karbonatfällung bezeichnet wird.
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Wenn sich loser Sand mit bestimmten Bakterien vermischt, siedeln sich die Bakterien an und produzieren das Enzym Urease. Im nächsten Schritt wird der Harnstoff im Urin durch Urease abgebaut. Durch die gleiche chemische Reaktion entsteht Calciumcarbonat, das die Sandmischung bindet oder zementiert. Der Bindesand nimmt die Form der Fläche, des Behälters oder der Form an, in der er auftritt.
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Lambert arbeitete mit seiner Kommilitonin Vukheta Mukhari und dem UCT-Dozenten für Wasserqualitätstechnik, Dr. Dyllon Randall, zusammen und experimentierte mit verschiedenen Formformen und Zug- oder Bindungsstärken. Ziel war es, ein innovatives und
umweltfreundlich Baumaterial.Bei der Herstellung der Pipi-Steine werden die Kriterien für Umweltaspekte erfüllt. Im Ofen gebrannte normale Ziegel werden bei 2.552 Grad Fahrenheit gegart, was enorme Mengen an Brennstoff verbraucht und enorme Mengen an Kohlendioxid freisetzt. Bioziegel hingegen härten in Formen bei normaler Raumtemperatur aus.
Je nach Verwendungszweck ist es auch einfach, Bio-Steine mit unterschiedlicher Festigkeit herzustellen.
„Wenn ein Kunde einen Ziegelstein wünschte, der stärker ist als ein Ziegelstein mit 40 % Kalkstein, würde man den Bakterien erlauben, den Feststoff stärker zu machen, indem man ihn länger ‚wachsen lässt‘“, sagte Randall.
„Je länger man den kleinen Bakterien erlaubt, den Zement herzustellen“, fuhr Randall fort, „desto stärker wird das Produkt sein.“ Wir können diesen Prozess optimieren.“
Nach Angaben des UCT-Teams sind die Bioziegel von Lambert das erste Mal, dass menschlicher Urin zur Herstellung von Ziegeln verwendet wurde, obwohl in den USA bereits früher Tests mit Harnstoff mit nichtmenschlichem Urin durchgeführt wurden.
Bei der Herstellung von Biosteinen entstehen bei der mikrobiellen Karbonatfällung auch Stickstoff und Kalium als wertvolle Nebenprodukte.
Das Sammeln und Transportieren von menschlichem Urin in großem Maßstab sowie die soziale Akzeptanz der Menschen sind wichtige logistische Überlegungen bei der Förderung der Bioziegel-Sache. Die UCT-Studenten sind optimistisch, was die Zukunft des urinbasierten Baumaterials angeht.
„Dieses Projekt war in den letzten anderthalb Jahren ein wichtiger Teil meines Lebens und ich sehe so viel Potenzial für die Anwendung des Prozesses in der realen Welt. Ich kann es kaum erwarten, bis die Welt dafür bereit ist“, sagte Lambert.
Seltsamerweise ist dies nicht die erste urinbasierte Technologie, die wir je gesehen haben. Letztes Jahr stellten Forscher der Stanford University vor supereffiziente Batterien angetrieben durch ein Urinnebenprodukt.
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