Kauno technologijos universiteto mokslininkai sukūrė unikalų aukščiausios kokybės, ypač stipraus betono receptą. Pagamintas iš vietinių ir perdirbtų žaliavų, jis pasižymi panašiomis mechaninėmis ir ilgalaikiškumo savybėmis, kaip ir alternatyvūs konkurentų produktai, tačiau jo savikaina yra beveik du kartus mažesnė.
Dėl didelio lenkimo stiprio (atsparumo lenkimui), gniuždymo stiprio (atsparumo gniuždymui), tankesnės mikrostruktūros ir ilgalaikiškumo (ilgesnis eksploatacijos laikas) ypač stiprus betonas gali būti pritaikomas įvairiais būdais.
Dėl unikalios struktūros ir savybių šis betonas gali tapti alternatyva plienui agresyviose aplinkose, pavyzdžiui, atominėse elektrinėse, pakeičiant sijas, pagamintas iš plieno, į sijas, pagamintas iš ypač stipraus betono. Iš jo taip pat gali būti gaminami įvairių įrenginių, pavyzdžiui, staklių, stalviršių, paviršiai, paprasčiau įgyvendinami liaunų konstrukcijų (mažesnio storio) architektūriniai sprendimai, dizaino elementai ir netgi baldai.
iš betono
KTU sukurtas ypač stiprus betonas šių metų vasarą pirmą kartą bus panaudotas vandeniui ir ugniai atsparaus, trečiosios saugumo klasės seifo gamybai, kurį gamins Lietuvoje įsikūrusi įmonė „Seifuva“. Tai bus pirmasis pasaulyje „Eurograde 3“ klasės seifas, kurio sienelių storis bus vos 42 mm pločio. Planuojama, kad šis produktas jau liepos mėnesį turėtų pasiekti pasaulinę rinką.
„Šio betono savybės ir metalinės durų konstrukcijos leidžia dar paploninti seifo sieneles. Tai reiškia, kad galutinis produktas yra lengvesnis ir pigesnis, o „laimėti“ 3 milimetrai šioje situacijoje yra gana reikšmingi“, – sako dr. Vitoldas Vaitkevičius, KTU Statybos ir architektūros fakulteto (SAF) tyrėjas.
Stipraus betono receptą atrado netikėtai
„Ieškodami naujų sprendimų, visada bandome panaudoti įvairias atliekas. Pabandę į betono mišinį įmaišyti malto stiklo atliekų, nustebome pamatę, kad betono atsparumas gniuždymui ryškiai padidėjo“, – teigia SAF lektorius dr. Evaldas Šerelis, kelerius metus aktyviai tiriantis ypač stipraus betono savybes ir panaudojimo būdus. Pasak jo, alternatyvūs ypač stipraus betono mišiniai savo sudėtyje turi daug didesnį kiekį cemento ir ne visada gali būti pagaminami iš vietinių žaliavų. KTU sukurtas unikalios struktūros betonas gaminamas tik iš vietinių žaliavų ir perdirbto malto stiklo atliekų. Galutinis produktas yra labai tankios struktūros, puikių mechaninių ir ilgalaikiškumo savybių betonas, tai reiškia, kad jis yra atsparus daugeliui kenksmingų medžiagų, pavyzdžiui, chlorido tirpalams.
„Šis betonas gali būti gaminamas panaudojant vietines žaliavas be sudėtingos technologinės įrangos. Dėl šios priežasties pigesnė ir jo gamyba: mūsų ypač stipraus betono kubinio metro rinkos kaina gali siekti apie 200–250 eurų, o tai yra iki dviejų kartų mažiau nei šiuo metu kainuoja konkurentų siūlomi produktai“, – pažymėjo V. Vaitkevičius ir E. Šerelis.
Remiantis KTU mokslininkų duomenimis, pagrindinis ypač stipraus betono privalumas – galimybė statyti stiprias, tačiau liaunas konstrukcijas. Dėl šios priežasties produktą jau spėjo pamėgti architektai ir dizaineriai. Ypač stipraus betono panaudojimas neapsiriboja statybos pramone, pavyzdžiui, įmonė „Minshape“, kuri konsultuojasi su KTU tyrėjais dėl betono formulės, siūlo unikalius rankų darbo namų aksesuarus ir verslo dovanas iš betono.
Elektrą gamins nuotekų valymo stotys
Dėl mažėjančių iškastinio kuro atsargų ir didėjančios taršos vis sparčiau auga alternatyvių, efektyvių ir gamtą tausojančių elektros energijos šaltinių svarba. Koja kojon žengdami su šiuolaikinėmis tendencijomis, Kauno technologijos universiteto mokslininkai tiria ir tobulina vieną švariausių atsinaujinančių elektros energijos šaltinių – mikrobinius kuro elementus (MKE), kurie pasižymi itin plačiomis panaudojimo galimybės. „MKE turbūt vienintelė technologija, kuri gamina elektros energiją, vykstant organinių junginių oksidacijai kambario temperatūroje. Kitaip tariant, nereikia nieko deginti, o ir procesas vyksta ne tik saulėtomis dienomis“, – pasakoja doc. Kristina Kantminienė ir doc. Egidijus Griškonis, KTU Cheminės technologijos fakulteto mokslininkai. Jie su kolegomis iš kitų KTU padalinių vykdo tarpsritinį projektą „Inovatyvūs mikrobiniai kuro elementai tvariai bioelektros gamybai (MicrobElas)“.
Anot mokslininkų, ši technologija unikali ir dėl savo daugiafunkcinio panaudojimo galimybių – tokiuose elementuose bakterijų maistu gali būti vandens nuotekos, taip pat ir vandens nuotekų valymo stotyse susikaupęs dumblas. Būtent nuotekoms išvalyti vandenvalos stotyse sunaudojama daug elektros energijos, tad MKE leistų vandenvalos stotims dirbti uždaros ekosistemos principu – elektra būtų gaminama iš nuotekų ir panaudojama joms išvalyti. MKE integracija į nuotekų valymo įrenginius galėtų labai sumažinti jiems eksploatuoti reikalingos elektros energijos sąnaudas ir kitas būtinas išlaidas, o kai kuriais atvejais – netgi gaminti perteklinę elektros energiją, kurią būtų galima panaudoti kitur.
Didinti mikrobinių kuro elementų efektyvumą
Pirmoji idėja, kad mikrobai gali generuoti elektrą, buvo pasiūlyta dar 1911 m., tačiau aktyvūs ir produktyvūs MKE tyrimai pradėti vykdyti tik peržengus 2000-uosius. Šiuo metu MKE aktyviai tyrinėja mokslininkų grupės dideliuose mokslo centruose Europoje, JAV, Japonijoje, Pietų Korėjoje, Kinijoje ir kitur. Kone visų mokslininkų, dirbančių šioje srityje, pagrindinis tikslas yra didinti MKE efektyvumą. KTU mokslininkų grupė taip pat daugiausia dėmesio skiria MKE anodų (elektros srovę įrenginiams perduodančių elektrodų) savybių ir biosuderinamumo gerinimui, nes MKE našumas stipriai priklauso būtent nuo to, kaip efektyviai elektronai pernešami iš bakterijų į anodus.
„Tam, kad MKE veiktų efektyviai, tarpusavyje turi derėti daug veiksnių. Turi būti parinktas atitinkamas MKE dydis, jo konstrukcija, reikia optimizuoti prie vieno iš MKE elektrodų tiekiamų organinių medžiagų, tinkamų elektrą generuojančių bakterijų „maistui“, koncentraciją, o prie kito – užtikrinti tinkamą aeraciją ir pan. Būtent tai mes ir tiriame“, – pasakoja E. Griškonis.
Pristatys tarptautinėje konferencijoje
Vykdant projektą, KTU buvo sukonstruotas MKE prototipas, kuriame anodu panaudotas modifikuoto grafito pluošto veltinis (GPV). „Tokia anodo modifikacija leido padidinti elemente generuojamą įtampą, ji yra iki 20 proc. aukštesnė nei kontrolinio MKE su įprastu anodu. Ir nors su šia technologija dirbame dar neilgai, per metus pasiekti rezultatai mus pačius labai džiugina“, – teigia K. Kantminienė. Mokslininkų grupė planuoja naujausius rezultatus pristatyti gegužę Vilniuje vyksiančioje Tarptautinės elektrochemijos draugijos 23-iojoje teminėje konferencijoje. Lietuvos visuomenei KTU mikrobiniai kuro elementai 2017 m. jau buvo pristatyti keturiuose mokslo populiarinimo ir technologijų renginiuose.
KTU mokslininkai prognozuoja, kad MKE technologija artimiausiu metu neišstums kitų atsinaujinančios elektros energijos gamybos technologijų, tačiau ji galėtų būti efektyviai pritaikoma nedidelėse vandenvalos stotyse ar atokiuose rajonuose, kur nėra išplėtota elektros energijos tiekimo sistema.