Effekt av biologiska och jordbruksbaserade skummedel på betongavfall för framställning av porösa keramiska material

Att förvandla gammal betong till användbara nya material

I hela världen växer städer snabbt, och med den tillväxten följer en ökande mängd krossad betong från rivna byggnader. Mycket av detta byggavfall hamnar på deponier och slösar både utrymme och naturresurser. Denna studie utforskar ett kreativt sätt att omvandla oönskad betong till lätta, porösa keramiska block som kan hjälpa till att hålla byggnader varma eller svala, med hjälp av vardagliga material som mjöl, jäst, sågspån och vetehalm i processen.

Varför porer och hål kan vara bra

Forskarna fokuserar på en särskild typ av keramik som är full av små porer. Dessa porer kan vara öppna och sammanhängande, vilket tillåter gaser och vätskor att passera, eller mer slutna och fångar in luft. Sådana material är attraktiva för användningar som filter, gasspisar och isoleringspaneler eftersom instängd eller riktad luft saktar ner värmeflödet och kan filtrera bort partiklar. Genom att börja med krossat betongavfall och tillsätta enkla organiska ingredienser vill teamet skapa en porös struktur utan att förlita sig på dyra syntetiska kemikalier.

Matlagning med betongavfall och köksingredienser

För att framställa dessa material torkade och krossade teamet gammal betong, blandade den med sand, vatten och majsstärkelse och tillsatte sedan ett av flera skumhjälpmedel: vetemjöl, jäst, bakpulver, sågspån eller vetehalm. Stärkelse fungerar både som bindemedel och som källa till gas; när den värms upp sväller den, brinner bort och lämnar tomrum efter sig. De tillsatta skumhjälparna skapar extra gas eller brinner bort under bränningen och skär ut ytterligare porer. Blandningen rörs till en slurry, värms försiktigt för att låta bubblor växa och sätta sig, och bränns sedan först vid 900 °C och slutligen vid högre temperaturer på 1200 °C, 1250 °C eller 1300 °C för att härda och stärka blocken.

Hur valet av skumhjälpare formar materialet

Tester visade att temperatur och skumhjälpare tillsammans styr hur täta, starka och isolerande de färdiga keramikerna blir. När bränntemperaturen ökade tenderade porerna att krympa eller delvis slutas, så de flesta prover blev mindre porösa men tätare och starkare. Mjöl och jäst skapade mycket porösa material, där mjölbaserade prover uppnådde porositet över hälften av volymen samtidigt som ett stabilt nätverk av sammanhängande porer bildades. Sågspån och halm, som innehåller större partiklar, ledde till större och mer ojämna porer men behöll ändå hög total porositet. I kontrast skapade bakpulver relativt små porer och vid den högsta temperaturen gynnade det glasartade faser som minskade porositeten mer än i andra prover.

Att balansera styrka, lätthet och värmeflöde

De mekaniska och termiska testerna belyser viktiga avvägningar. Prover med fler porer hade generellt lägre tryckhållfasthet, men exakt porstorlek och -form spelade också roll. Sågspånsbaserade keramiker utmärkte sig för sin hållfasthet och nådde över 5 megapaskal vid 1300 °C samtidigt som de behöll ungefär 38 procent porositet. Mjölbaserade keramiker erbjöd något lägre hållfasthet men mycket god porositet och den lägsta uppmätta värmeöverföringen, vilket gör dem lovande för isolering. Mätningar av värmegenomgång och värmeledningsförmåga visade att alla organiska tillsatser minskade värmeflödet jämfört med ett enkelt betongbaserat prov, med mjöl, jäst och sågspån som de bästa naturliga isoleringsförbättrarna.

Från byggavfall till framtida isolering och filter

Sammanfattningsvis visar studien att krossad betong kan omvandlas till användbara porösa keramiker med vanliga biologiska och jordbruksbaserade biprodukter i stället för kostsamma industrikemikalier. Genom att justera bränntemperatur och typ av skumhjälpare är det möjligt att finjustera balansen mellan styrka, vikt och isolering. De resulterande materialen har potential att användas i gasspisar, filtreringsenheter och värmebeständiga foder, samtidigt som de minskar avfall till deponier och behovet av ny råmalm. För icke-specialister är huvudbudskapet att vardagsingredienser som mjöl, jäst och sågspån kan hjälpa till att förvandla byggspill till smartare, mer hållbara byggmaterial.

Citering: Khattab, R.M., Abo-Almaged, H.H., Ali, .M. et al. Effect of biological and agricultural foaming agents on concrete waste for the preparation of porous ceramic materials. Sci Rep 16, 15463 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52176-5

Nyckelord: porösa keramer, återvinning av betong, värmeisolering, spån och halm, skummedel