Prestanda- och miljöbedömning av betong gjord med renat industriellt avloppsvatten

Varför det spelar roll att omvandla avloppsvatten till byggvatten

Betong finns överallt i det moderna samhället, från bostäder och broar till skolor och sjukhus. Men produktionen av all den betongen kräver stora mängder rent dricksvatten i en tid då många regioner redan har problem med vattenbrist. Denna studie undersöker en enkel idé med stort potential: kan noggrant renat industriellt avloppsvatten säkert ersätta färskvatten vid tillverkning av betong och bruk, utan att försvaga byggnader eller skada miljön?

Från fabriksavlopp till byggarbetsplatser

Forskarna arbetade med två verkliga typer av renat industriellt avloppsvatten, ett från en textilfabrik och ett från en livsmedelsindustri. De skapade också laboratorievatten med kända mängder koppar och zink för att kunna studera tungmetaller separat. Först mätte de grundläggande vattenkvalitetsparametrar, inklusive salter, organiskt material och metallinnehåll, och jämförde resultaten med nationella och internationella gränser för betongblandningsvatten. De flesta värden låg inom tillåtna intervall, även om det industriella vattnet innehöll mer organiskt material än dricksvatten.

Hur betongen i sig presterade

Teamet blandade därefter tre satser betong: en med vanligt dricksvatten och två med de renade fabriksvattnen. De testade hur lätt den färska betongen var att hantera och hur stark den blev över dagar och månader. Bearbetbarheten förblev nästan oförändrad. Tryckhållfastheten, som visar hur mycket tryck materialet klarar, minskade med mindre än 10 procent när renat vatten användes. Spänn- och böjhållfasthet, som relaterar till sprickbildning och böjning, sjönk med mindre än 5 procent. Dessa små förluster låg inom normkrav och skulle normalt inte förändra konstruktionens dimensionering.

Vad som händer inne i porerna

Betongens beständighet beror starkt på hur vatten och lösta ämnen rör sig genom dess fina porer. I denna studie tog betong gjord med renat avloppsvatten faktiskt upp mindre vatten genom kapillärsugning, sannolikt eftersom organiska föreningar delvis blockerade några av de finaste porerna. Samtidigt visade snabba kloridgenomträngningstester något högre elektrisk laddning genom prover gjorda med textilavloppsvatten, vilket tyder på att fler joner rör sig i poreslösningen. Röntgendiffraktionsmätningar bekräftade måttliga förändringar i de inre kristallina hydrationsprodukterna i cementet, förenliga med lindriga fördröjningar orsakade av föroreningar.

Kontroll av säkerhet för människor och miljö

För att se om skadliga metaller kan läcka ut över tid gjorde forskarna cementpastor och bruk med de syntetiska koppar- och zinklösningarna. De mätte inställningstider och hållfasthet och genomförde sedan accelererade lakningstester där prover låg i vatten medan eventuellt frigjorda metaller följdes över flera dygn. När tungmetallnivåerna hölls vid eller under 0,5 gram per liter förlorade bruket mindre än 10 procent av sin hållfasthet och inställningstiderna uppfyllde fortfarande normkrav. Ovanför den nivån sjönk hållfastheten för mycket och inställningsförseningarna blev oacceptabla. Ändå visade lakningstester att mer än 94 procent av zinken förblev inlåst i cementmatrisen, med endast en liten andel som gick ut i omgivande vatten.

Vad detta betyder för framtidens byggvatten

Enkelt uttryckt visar detta arbete att väl renat industriellt avloppsvatten kan ersätta dricksvatten i många betong- och bruksmixar med endast små effekter på hållfasthet och sprickbeteende, samtidigt som tungmetaller i stor utsträckning förblir bundna i det härdade materialet. Så länge vattnet testas regelbundet och metallnivåerna hålls under tydliga gränser är användningen i bärande betong både tekniskt försvarbar och miljömässigt säker. Detta tillvägagångssätt kan hjälpa byggprojekt att spara tusentals liter värdefullt färskvatten, lindra trycket på knappa resurser samtidigt som hållbar och pålitlig infrastruktur levereras.

Citering: Mohsen, S., Shamseldein, A., hany Wadie, E. et al. Performance and environmental assessment of concrete made with treated industrial wastewater. Sci Rep 16, 15062 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50807-5

Nyckelord: renat industriellt avloppsvatten, betongs beständighet, utlakning av tungmetaller, hållbart byggande, vattenåteranvändning