Primer biobloque en el mundo: Bio-ladrillos de orina

El primer biobloque del mundo producido a partir de la orina humana fue presentado por la estudiante de maestría en ingeniería civil de la Universidad de Ciudad del Cabo (UCT), Suzanne Lambert, lo que señala un cambio de paradigma innovador en la recuperación de residuos.

Los bio-ladrillos se crean a través de un proceso natural llamado precipitación de carbonato microbiano. No es diferente a la forma en que se forman las conchas marinas, dijo el Dr. Dyllon Randall, supervisor de Lambert, profesor titular de ingeniería de calidad del agua.

En este caso, la arena suelta se coloniza con bacterias que producen ureasa. Una enzima, la ureasa descompone la urea en la orina mientras produce carbonato de calcio a través de una reacción química compleja. Esto cementa la arena en cualquier forma, ya sea una columna sólida , o ahora, por primera vez, un ladrillo de construcción rectangular.

Durante los últimos meses, Lambert y el estudiante de honores de ingeniería civil Vukheta Mukhari han estado trabajando duro en el laboratorio, probando varias formas de ladrillos biológicos y resistencias a la tracción para producir un material de construcción innovador. Mukhari está siendo co-supervisado por el profesor Hans Beushausen, también del departamento de ingeniería civil. Beushausen está ayudando a probar los productos.

El desarrollo también es una buena noticia para el medio ambiente y el calentamiento global, ya que los ladrillos biológicos se fabrican en moldes a temperatura ambiente. Los ladrillos normales se hornean a temperaturas de alrededor de 1 400 ° C y producen grandes cantidades de dióxido de carbono.

La fuerza de los ladrillos biológicos dependería de las necesidades del cliente.

“Si un cliente quisiera un ladrillo más fuerte que un 40% de piedra caliza, permitiría que la bacteria fortaleciera el sólido” haciéndolo crecer por más tiempo”, dijo Randall.

“Cuanto más tiempo permita que las pequeñas bacterias produzcan el cemento, más fuerte será el producto. Podemos optimizar ese proceso ”.

Trabajo fundacional

El concepto de usar urea para cultivar ladrillos se probó en los Estados Unidos hace algunos años con soluciones sintéticas, pero el ladrillo de Lambert usa orina humana real por primera vez, con importantes consecuencias para el reciclaje de residuos y el reciclado. Su trabajo se basa en la investigación fundamental de Jules Henze, un estudiante suizo que pasó cuatro meses trabajando con Randall en este concepto en 2017.

“Es lo que amo de la investigación. Usted construye sobre los cimientos de otro trabajo “, dijo Randall.

Fertilizantes como subproductos

Además, el proceso de bio-ladrillo produce como subproductos nitrógeno y potasio, que son componentes importantes de los fertilizantes comerciales.

Químicamente hablando, la orina es oro líquido, según Randall. Representa menos del 1% de las aguas residuales domésticas (en volumen), pero contiene el 80% del nitrógeno, el 56% del fósforo y el 63% del potasio de esta agua residual.

Alrededor del 97% del fósforo presente en la orina se puede convertir en fosfato de calcio, el ingrediente clave en los fertilizantes que sustentan la agricultura comercial en todo el mundo. Esto es importante porque las reservas naturales de fosfato del mundo se están secando.

Cero desperdicio con el biobloque

Los fertilizantes se producen como parte del proceso por fases utilizado para producir los bio-ladrillos.

En primer lugar, la orina se recolecta en nuevos orinales que producen fertilizantes y se utiliza para hacer un fertilizante sólido. El líquido restante se usa luego en el proceso biológico para cultivar el bio-ladrillo.

“Pero en ese proceso, solo buscamos dos componentes: los iones de carbonato y el calcio. Lo último que hacemos es tomar el producto líquido restante del proceso de bio-ladrillo y hacer un segundo fertilizante “, explicó.

El esquema general resultaría efectivamente en cero desperdicios, con la orina completamente convertida en tres productos útiles.

“Nadie lo ha visto en términos de ese ciclo completo y el potencial de recuperar múltiples productos valiosos. La siguiente pregunta es cómo hacerlo de una manera optimizada para que se pueda generar ganancias a partir de la orina “.

También hay que considerar la logística; Recolección de orina y transporte a un recurso de recuperación. Randall ha discutido estas oportunidades en un artículo de revisión reciente sobre la orina. Otro de sus estudiantes de maestría está investigando la logística de transporte de la recolección y el tratamiento de la orina con algunos resultados muy prometedores.

La aceptación social es otra consideración

“En este momento solo estamos tratando con la recolección de orina de los urinarios masculinos porque eso es socialmente aceptado”. Pero ¿qué pasa con la otra mitad de la orina desperdiciada?

En el período previo a la inauguración del bioladrillo, ambos estudiantes expresaron optimismo sobre el potencial de la innovación en el espacio de la sostenibilidad.

“Este proyecto ha sido una gran parte de mi vida durante el último año y medio, y veo mucho potencial para la aplicación del proceso en el mundo real. No puedo esperar a que el mundo esté listo para ello “, dijo Lambert.

“Trabajar en este proyecto ha sido una experiencia reveladora. Dado el progreso realizado en la investigación aquí en UCT, crear un material de construcción verdaderamente sostenible es ahora una posibilidad “, agregó Mukhari.

Randall dijo que el trabajo está creando cambios de paradigmas con respecto a cómo la sociedad considera el desperdicio y el reciclaje de ese desperdicio.

“En este ejemplo, toma algo que se considera un desperdicio y crea varios productos a partir de él. Puede utilizar el mismo proceso para cualquier flujo de residuos. Se trata de repensar las cosas ”, dijo.

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