Biohormigón a partir de orina
Estudio de viabilidad: cómo transformar la orina en un material de construcción sostenible
Investigadores de la Universidad de Stuttgart han utilizado procesos microbianos para producir biohormigón ecológico a partir de orina como parte de una cadena de valor "aguas residuales-biohormigón-fertilizante". Con la prórroga del proyecto concedida por el Ministerio de Ciencia, Investigación y Arte de Baden-Württemberg, la atención se centra ahora en la optimización del producto y las pruebas prácticas.
Investigadores de tres institutos de la Universidad de Stuttgart están desarrollando un nuevo tipo de material de construcción: el biohormigón.
ILEK / IMB / ISWA Universität Stuttgart
El hormigón está en auge. Cada año se transforman en hormigón y se utilizan en todo el mundo unos 4.000 millones de toneladas de cemento. Con graves consecuencias para el medio ambiente. "El cemento convencional se suele cocer a temperaturas en torno a los 1.450 grados. Esto consume mucha energía y libera grandes cantidades de gases de efecto invernadero", afirma el profesor Lucio Blandini, director del Instituto de Estructuras Ligeras y Diseño Conceptual (ILEK) de la Universidad de Stuttgart.
Proceso de producción microbiana respetuoso con el medio ambiente
Investigadores de tres institutos de la Universidad de Stuttgart están desarrollando un nuevo tipo de material de construcción: el biohormigón. Gracias a su elevada resistencia a la compresión, no sólo puede sustituir a la arenisca tradicional y, en algunos casos, al hormigón a base de cemento. También puede fabricarse íntegramente con materiales de desecho, por lo que su huella ecológica es mucho menor. Los investigadores utilizan una materia prima abundante pero hasta ahora ignorada: la orina humana. Han probado con éxito su método en un estudio de viabilidad financiado por el Ministerio de Ciencia, Investigación y Arte de Baden-Württemberg.
"El biohormigón se produce mediante biomineralización. Se trata de un proceso biotecnológico en el que organismos vivos producen material inorgánico mediante reacciones químicas", explica Maiia Smirnova, investigadora asociada del ILEK. "Mezclamos un polvo que contiene bacterias con arena, colocamos la mezcla en un molde y luego lo enjuagamos con orina enriquecida en calcio a lo largo de tres días en un proceso automatizado. La descomposición de la urea por las bacterias, combinada con la adición de calcio a la orina, hace que crezcan cristales de carbonato cálcico. Esto solidifica la mezcla de arena y la convierte en biohormigón. Al final del proceso, se produce un sólido químicamente similar a la arenisca calcárea natural. Dependiendo del molde, se pueden crear elementos de diversas formas y tamaños, con una profundidad máxima actual de 15 centímetros.
Las primeras muestras producidas muestran propiedades materiales prometedoras. Mediante el uso de urea técnica, el equipo ha logrado una resistencia a la compresión de más de 50 megapascales, superando significativamente la resistencia de los materiales de construcción disponibles hasta ahora producidos mediante biomineralización. Con urea en orina artificial se consiguió una resistencia a la compresión de 20 megapascales. Con orina humana real, el valor era de cinco megapascales, ya que las bacterias pierden su actividad en el transcurso del periodo de biomineralización de tres días. Esto debe mejorarse ahora. Según los científicos, una resistencia de 30 a 40 megapascales en el material biomineralizado sería suficiente para construir edificios de dos o tres plantas. Actualmente están realizando pruebas de congelación-descongelación para determinar si el material puede utilizarse en exteriores.
Hacia una economía circular: De residuo a material de construcción
"El proceso de producción de nuestro biohormigón consume mucha menos energía y produce menos emisiones que la producción convencional de cemento. Pero nuestro planteamiento también es sostenible porque integramos el producto en una cadena de valor circular", afirma Blandini. Los investigadores han desarrollado un concepto que muestra cómo la orina podría separarse y procesarse del flujo parcial de aguas residuales en lugares con gran afluencia de personas, como un aeropuerto, con el fin de utilizarla como materia prima para la producción de biohormigón. Al mismo tiempo, este proceso podría recuperar sustancias secundarias valiosas de las aguas residuales para producir abono para la agricultura. "Al fabricar dos productos al mismo tiempo, aumentamos los beneficios medioambientales", afirma Smirnova.
Segunda fase del proyecto: Optimización del proceso de fabricación y pruebas prácticas
Tras concluir con éxito los estudios preliminares, el Ministerio de Ciencia, Investigación y Arte de Baden-Württemberg ha prorrogado el proyecto durante tres años. En nuevas pruebas de laboratorio, los investigadores quieren identificar las sustancias de la orina humana que tienen un efecto negativo en la actividad de las bacterias y, por tanto, en la calidad del biohormigón. Sobre esta base se optimizará el proceso de fabricación. El equipo, junto con el Centro de Agricultura Ecológica de la Universidad de Hohenheim, también se está centrando en la producción simultánea de fertilizantes.
Una vez concluidas las pruebas de laboratorio, el concepto se pondrá a prueba en condiciones reales: Está prevista una instalación piloto en el aeropuerto de Stuttgart, donde se recogerá la orina y se transformará en biohormigón y fertilizante.
El proyecto "SimBioZe": Producción simultánea de biocemento y fertilizantes a partir de aguas residuales
"El proyecto "SimBioZe" se financia dentro del programa "Microorganismos como ayudantes en la protección del clima - Uso de procesos microbianos para un futuro neutro para el clima con métodos innovadores". El Ministerio de Ciencia, Investigación y Arte de Baden-Württemberg financió nueve proyectos durante un año en el marco de este programa. Cuatro de ellos han sido prorrogados por otros tres años, incluido "SimBioZe".
Tres institutos de la Universidad de Stuttgart combinan sus conocimientos en el proyecto interdisciplinar "SimBioZe": el Instituto de Estructuras Ligeras y Diseño Conceptual (ILEK), el Instituto de Microbiología (IMB) y el Instituto de Ingeniería Sanitaria, Calidad del Agua y Gestión de Residuos Sólidos (ISWA). En la segunda fase del proyecto, el Centro de Agricultura Ecológica de la Universidad de Hohenheim se incorporará como nuevo socio. También está prevista la cooperación con socios industriales, entre ellos el aeropuerto de Stuttgart.
Equipo del proyecto: ILEK: Prof. Lucio Blandini (Director del Instituto), Maiia Smirnova, IMB: Prof. Beat Christen (Director del Instituto), Prof. Andreas Stolz, Daniele Funaro, ISWA: Carsten Meyer, Axel Steffens, Dr. Gerold Hafner, Universidad de Hohenheim, Centro de Agricultura Ecológica: Dra. Sabine Zikeli (Directora del Instituto).
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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