Tartu teadlaste loodud uudsest turbamaterjalist saaks ühe päevaga maja printida

Pärast kasutatava turba humiin- ja fulvohapete sisalduse ning tuha XRD element- ja mineraalanalüüse modelleeriti võimalikud katsesegud ja prinditi neist väikesemõõtmelised katsekehad. Pildil näitab neid Toomas Tenno. Foto: Merilyn Merisalu

Lõigatud turbaplokkidest ehitati maju juba aastatuhandeid tagasi. Nüüd on Tartu Ülikooli teadlased töötanud välja materjali, mis võimaldaks freesturbast ja põlevkivituhast printida 3D-printeriga energiatõhusaid maju.

Keemiadoktor Jüri Liiv leiutas paar aastat tagasi turbast, linnusõnnikust ja puutuhast orgaanilise humaatmullaparandaja TURPSi, mis paneb taimed kiiremini kasvama ja suurendab mulla viljakust. Katsetades, millised graanulid on sobiva kõvadusega, läksid ta mõtted sellele, kas turbast saaks valmistada ka isepüsiva ehitusmaterjali.

Praegu saab Liiv kindlalt öelda, et see on võimalik, kirjutab Tartu Ülikooli ajakiri Universitas Tartuensis. Koos Tartu Ülikooli ja Eesti Maaülikooli teadlastega on ta loonud peamiselt turbast ja põlevkivituhast ehitusmaterjali, mis võib vähendada eramaja ehituskulu umbes kümme korda.

Eesmärgiks seati sellise kohalikel loodusvaradel ja jäätmetel põhineva isekandva ehitusmaterjali loomine, millega saaks otse ehitusplatsil 3D-printida kuni kahekorruselisi maju. 

Väljatöötatud turbamaterjal saavutab esialgse tahkuse 24 tunni jooksul, kuid jääb veel pikaks ajaks elastseks. Seetõttu ei lähe vaja soojustust ega täiteid ja kogu konstruktsioon muutub õhkupidavaks ilma tuuletõket lisamata.

«See on hingav materjal, mis ei vaja eraldi auru- ega tuuletõket. Mingit hallitust tekkida ei tohiks. Lisaks peab see meeletult hästi müra. Soomes tehakse turbast akustilisi paneele ja meie materjal sobib selleks sama hästi,» selgitas Liiv.

TÜ kolloid- ja keskkonnakeemia õppetooli professori Toomas Tenno lisas, et teadustööle kulus umbes aasta, enne kui leiti materjali õige segu, mis oleks samal ajal tugev ja väga hea soojusjuhtivusega. Pärast lõplikku kõvastumist on materjal tugev ja väga kerge, sooja- ja vastupidav. Kuigi turvast kasutatakse ka küttematerjalina, on teadlaste väljatöötatud materjal tuleohutu.

Häid omadusi on sel ehitusmaterjalil veelgi. Maamajades on tihti probleeme rottide, putukate ja hallitusega – uudne koostis ei sobi ühelegi nimetatud kahjutekitajale. Selle komposiidi puhul ei pea kartma ka seintele rohu või puude kasvamist. Taimekasvatuses kasutatava turbasegu koostis on hoopis teine.

Et turvas ja põlevkivituhk ei maksa kuigi palju, teeks majaehitajaid eriti õnnelikuks materjali hind. Liivi sõnul arvutasid teadlased, et sellest prinditud 100–150-ruutmeetri suuruse põrandapinnaga majakarbi ehituskulude omahind võiks olla umbes 5000 eurot (sama suure karkassmajakarbi ehitus maksaks ligikaudu kümme korda rohkem).

Seega saaks turbamaterjalist ehitada väga odava A-klassi energiamaja. Juba hoonet printides on võimalik printida materjali külge sise- või välisviimistlus. Materjali pind on rustikaalne ning seda saab soovi korral siledamaks pahteldada ja värvida.

Printimine tulevikus

Praeguseks on tehtud nii teadustöö kui ka hulk katseid. Materjalitehnoloogilised probleemid on lahendatud edukalt, kuid ebapiisava rahastuse tõttu jäi printimata plaanitud 27 kuupmeetri suurune katsehoone. Turbamaterjal on põhimõtteliselt valmis tootmiseks detailidena, kuid 3D-printimiseks on vaja teha veel palju tööd.

«Meie materjalist maja ehitamine võiks välja näha nii, et valatakse vundament ning üheks päevaks sõidab kohale printeriga auto, kaasas paar-kolm puistekoormat turvast, põlevkivituhk ja muud lisandid. Kahekordse elumaja saaks neist valmis printida ühe-kahe päevaga,» kirjeldab Liiv.

Nüüdisaegsed tööstuslikud 3D-printerid prindivad kuni 15-millimeetrise materjalikihi korraga, tänu sellele kulgeks töö kiiresti. Kohapeal oleks vaja teadlaste sõnul lihtsalt paigaldada torustik ning panna hiljem õigetesse avaustesse käsitsi ette uksed ja aknad.

Võib-olla ostab Eesti Maaülikool, kus Tõnis Teppand aitas teha projekti ehitusmehaanilisi katseid, lähitulevikus Venemaalt Voronežist ühe sellise printeri. Hea õnne korral saavad teadlased rakendusuuringuid sel juhul järgmisel aastal jätkata.

Praegu ootavad nad rahastustaotlusele vastust. Rahastust on tarvis ehitusmaterjali projekti jätkamiseks ning teiste turbakasutust eeldavate suundade arendamiseks, mis on sellest välja kasvanud.

Sama tehnoloogiaga, kuid teistsuguse koostisega iselagunevaid plokke saab kasutada istikute ettekasvatamiseks ja näiteks linnahaljastuses kompositsioonide loomiseks. Veel loodavad teadlased arendada välja ohtlike jäätmete utiliseerimise tehnoloogia. See kapseldaks kõik kahjulikud ained graanulitesse ja muudaks need mittelahustuvaks või töötleks need kasulikeks aineteks.

Tenno lisab, et nad on pakkunud välja ka turbast aktiivsöe tootmise. Esialgsete katsete tulemused on väga paljutõotavad, ent rahastust sellel suunal pole.

Loe lähemalt Tartu Ülikooli ajakirjast.