Cementgolvplattor baserade på avfallskeramik och uttjänta däck för EMI‑skärmning

Att förvandla skräp till skyddande plattor

Det moderna livet är beroende av elektronik, från mobilmaster till hemmets Wi‑Fi, men de signaler som sänds kan störa känslig utrustning och väcka oro för långvarig exponering. Samtidigt drunknar städer i krossade keramiska plattor, utslitna bildäck och dammiga rester från metallverkstäder. Denna studie undersöker ett sätt att ta itu med båda problemen samtidigt: att omvandla dessa vanliga avfall till hållbara cementgolv‑ och takplattor som inte bara sparar resurser utan också hjälper till att blockera oönskade elektromagnetiska vågor.

Varför avfall från byggnader och bilar spelar roll

Bygg‑ och rivningsarbetsplatser genererar berg av keramiska vägg‑ och golvplattor som inte ruttnar, inte lätt kan återanvändas på plats och vanligtvis hamnar på soptippar. Gamla däck är ett annat huvudbry: ungefär 1,5 miljarder når slutet av sin livscykel varje år, tar upp plats och utgör brand‑ och föroreningsrisker. Samtidigt producerar industrin fina järnspån och pulver som biprodukter vid skärning och slipning av metall. Var och en av dessa avfallsströmmar är ett problem i sig; tillsammans utgör de en stor outnyttjad resurs. Forskare i Egypten avsåg att blanda alla tre till nya cementbaserade plattor avsedda för utomhusbruk, särskilt på tak i områden utsatta för stark elektromagnetisk strålning.

Hur de nya plattorna tillverkas och testas

Teamet samlade keramiska rester från badrums‑ och köksrenoveringar, malde dem till fina pulvrer från vägg‑ och golvplattor och blandade dessa med smulgummi från uttjänta däck och lokalt insamlat järnpulver från avfall. Dessa ingredienser ersatte en del av den naturliga sand som normalt används i cementbruk. Små kuber och balkar gjöts och härdades upp till 28 dagar, och testades sedan för nyckelparametrar som avgör om en platta kan fungera i verkliga byggnader: densitet, vattenupptagning samt böj‑ och tryckhållfasthet. Mikroskop och röntgenteknik användes för att studera den inre strukturen och mineralinnehållet, medan högkänsliga instrument mätte elektrisk ledningsförmåga och hur väl proverna blockerade mikrovågor i X‑bandet, ett frekvensområde som är relevant för radar och kommunikationenheter.

Att balansera styrka, lätthet och vattenupptag

Resultaten visade att enkel tillsats av keramiskt och gummiavfall gör cementet lättare men också mer poröst. Ju mer av dessa avfall som användes, desto sjönk densiteten och desto ökade vattenupptagningen, ett tecken på att extra håligheter hade bildats i materialet. Det kan vara användbart för att göra lättare plattor, men för mycket porositet försvagar dem. Spelväxlaren var järnpulvret från avfallet. När små mängder av detta ultrafina metallpulver infördes fyllde det de små luckorna mellan cementkornen och avfalls­partiklarna och skapade en tätare och mer enhetlig inre struktur. Plattor med ungefär 10 procent järnavfall uppnådde högre tryck‑ och böjhållfasthet än standardcementblandningar, samtidigt som vattenupptagningen sjönk tillbaka till acceptabla nivåer. Mikroskopiska bilder bekräftade en jämnare, tätare packad matris i de järnförstärkta proverna.

Från enkla plattor till osynliga skydd

Bortom grundläggande hållfasthet fokuserade studien på att göra dessa plattor till funktionella skydd mot oönskade elektromagnetiska vågor. Vanligt cement uppträder som en elektrisk isolator, men tillsatsen av järnpulver förde materialet in i ett svagt ledande, «antistatisk» område som är lämpligt för golv där statisk laddning måste kunna urladdas säkert. För att ytterligare förbättra skärmningen infäste forskarna ett tunt metallnät i plattorna. Tester vid 10 GHz visade att nätet ensamt kunde blockera cirka 99 procent av inkommande strålning. När det kombinerades med järnpartiklar utspridda genom cementet ökade skärmprestandan markant: vissa formuleringar nådde omkring 48 dB dämpning, vilket motsvarar att 99,99 procent eller mer av incident elektromagnetisk energi blockeras.

Vad detta betyder för byggnader och planeten

I praktiska termer visar studien att tak‑ och golvplattor tillverkade av återvunnen keramik, däckgummi och järnavfall kan matcha eller överträffa standardens mekaniska prestanda samtidigt som de ger inbyggt skydd mot elektromagnetiska störningar. De bästa blandningarna uppfyller egyptiska och europeiska standarder för yttre cementplattor, vilket gör dem till realistiska kandidater för användning på byggnader nära mobilmaster, industrianläggningar eller känslig elektronik. Genom att ersätta en del av den naturliga sanden med rivnings‑ och industriskrot minskar metoden behovet av jungfruliga råmaterial, sänker koldioxidutsläppen som är förknippade med stenbrytning och leder bort svårnedbrytbart avfall från deponier. För en lekmannaläsare är slutsatsen enkel: forskarna har visat hur vardagligt skräp kan omvandlas till smarta byggmaterial som tyst skyddar både utrustning och boende från osynligt elektroniskt brus.

Citering: Ramadan, R.M., Shafik, E.S., Youssef, N.F. et al. Cement floor tiles based on waste ceramic and waste tires for EMI shielding. Sci Rep 16, 13904 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48682-1

Nyckelord: EMI‑skärmning, återvunna byggmaterial, avfall från däckgummi, keramiska plattavfall, cementkompositer