Čeští výzkumníci chtějí k výrobě betonu využít odpady, pivovarské mláto i peří

PRAHA (26.9. 2023) - Pro jejich kultivaci se v laboratoři běžně používají finančně náročná komerční růstová media. Čeští výzkumníci nyní testují a optimalizují růst těchto bakterií na mediích obsahujících hydrolyzáty připravené z odpadních materiálů potravinářského průmyslu, jako jsou pivovarské mláto, peří nebo zbytky po separaci kuřecího masa.

Společensky velmi významný projekt řeší tým vědců z Ústavu chemických procesů AV (ÚCHP), Vysoké školy chemicko-technologické (VŠCHT) a Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT). Mimo jiné se zabývají také přípravou bio-cementu z odpadového materiálu ze stavebnictví. Spolupracují na tom s nimi i další výzkumné subjekty, které se spolu s vybranými firmami sdružili v konsorciu s názvem Národní centrum kompetence (NCK) BIOCIRKL. Finanční podporu na tento projekt poskytuje v rámci programu Národní centra kompetence (NCK) Technologická agentura ČR (TA ČR). Výsledek velmi nadějného výzkumu má být známý do roku 2025.

,,Vzhledem k množství vytěžených neobnovitelných surovin, spotřeby energie a podílu na emisích skleníkových plynů je stavebnictví odvětvím, kde má prosazování principů oběhového hospodářství významný vliv na životní prostředí," upozornila Olga Šolcová z ÚCHP. Například výroba portlandského cementu, což je hlavní součást betonu, se podílí sedmi až deseti procenty na celkových světových emisích CO₂, které se navíc generují při výrobní teplotě 1450 stupňů Celsia. Na jednu tunu portlandského cementu připadá 0,62 - 0,97 tuny CO₂.

Při těžbě surovin potřebných k výrobě cementu dochází i k znehodnocení půdy, ztrátě biodiverzity a dalším negativním dopadům na celý ekosystém. Stavební průmysl tak čelí mnoha náročným výzvám spojeným se snížením energetické náročnosti produkce betonu, zátěže životního prostředí při těžbě přírodních surovin a s generováním velkého množství odpadu. Z něho největší část (45 až 65 %) přitom končí na skládkách.

,,Nový přístup, který umožňuje snížit uhlíkovou stopu a zároveň recyklovat stavební materiál, spočívá ve využití činnosti ureolytických bakterií, produkujících ureasu, které se nejčastěji využívají pro mikrobiálně indukované srážení kalcitu (MICP). Enzym ureasa hydrolyzuje močovinu za vzniku amoniaku a kyseliny uhličité. V přítomnosti vápníku je výslednou sloučeninou kalcit," vysvětlila Kateřina Demnerová z VŠCHT. ,,Takto lze recyklovat pevné odpady, které vznikají například při těžbě uhlí, v metalurgii, popílky, a to včetně odpadů vzniklých ve stavebnictví především při demolici budov," dodala.

Během srážení kalcitu přeměňují bakterie zdroj vápníku na nerozpustný CaCO₃ a vznikající mikrokrystaly se postupně zvětšují, snižují porozitu a zpevňují vzniklý biocementový kompozitní materiál. ,,Pro kultivaci bakterií jsou vhodná komerční nutriční media, která ale svou cenou značně zvyšují finanční nároky celého procesu biocementace," vysvětlila Hana Stiborová z VŠCHT. Jednou z možností, jak snížit ekonomické a energetické náklady při výrobě biocementu, je právě využití odpadních surovin například z potravinářských technologií, které mohou úplně nebo částečně nahradit kultivační média určená pro růst mikroorganismů. Zavedení této technologie do praxe by tak mohlo výrazně pomoci k dosažení klimaticky neutrálního oběhového hospodářství.