Forskare på Chalmers tekniska högskola har lyckats 3D-printa ett biobaserat material som kan komma att ersätta gipsskivor och andra resurskrävande komponenter inom byggindustrin med högt koldioxidutsläpp och låg återvinningsgrad.
Till skillnad från flera andra tidigare försök att 3D-printa biobaserade material så krävs ingen uppvärmning, som till exempel vid utskrivningen av biokomposit som kräver 200 grader och dessutom innehåller plast. Det menar forskaren Malgorzata Zboinska är en av de stora fördelarna med det nya material, gjort av nanocellulosa och alginat från alger, hon nu utforskar på Chalmers tekniska högskola.
Tillverkningen skapar inget avfall, däremot används industriavfall och restprodukter från lantbruket.
[ Annons ]
– Vi kommer alltid att behöva bygga och äta, och så länge vi människor finns, kommer vi att skapa avfall. Och restproduker från skogsindustri och lantbruk är alldeles utmärkt att använda för 3D-printning av nanocellulosa. Så det är en resurssnål tillverkning om man hittar bra samarbeten. Och det är något som den gröna omställningen kräver att vi gör, säger Malgorzata Zboinska.
Hon är utbildad arkitekt men valde att sadla om till arkitekturforskare för att hitta lösningar till den gröna omställningen inom byggindustrin. Byggindustrin är en av de industrier i Sverige som släpper ut mest växthusgaser, dessutom är cirkulariteten mycket låg. Därför är det viktigt att leta efter miljövänliga alternativ till dagens traditionella byggmaterial, menar Malgorzata Zboinska.
Om vi vill ha en grön omställning måste vi också börja förändra vårt sätt att se på de material vi producerar och vad vi kräver av dem.
Ett hinder är att dagens krav och regelverk på nya material är baserade på traditionella syntetiska material.
– Man kan inte betrakta de här materialen på samma sätt som de traditionella högpresterande syntetiska materialen. Biobaserade material består av organiska ämnen. Om vi vill ha en grön omställning måste vi också börja förändra vårt sätt att se på de material vi producerar och vad vi kräver av dem, säger Malgorzata Zboinska.
Hon menar att om Sverige ska klara att bli en biobaserad ekonomi till 2050, så måste regelverket förändras så att nya gröna material kan bli godkända som arkitektoniska komponenter.
Tidigare har nanocellulosa framför allt använts inom biomedicinen där materialet 3D-printats för att studera vävnads- och celltillväxt. Allt i mycket liten skala. Malgorzata Zboinska kom i kontakt med det här materialet och startade en studie där hon ville undersöka om materialet kan användas i större skala och till helt andra saker.
Det här materialet är så enkelt i sin uppbyggnad att det också är enkelt att tillverka.
Ett av problemen som behövde lösas för att nanocellulosan skulle kunna få en bred användning inom byggindustrin var att den innehåller mycket vatten. Det ledde bland annat till problem med krympning och deformation vid utskrift. Men genom att tillsätta alginat, ett algbaserat material, och genom en speciell utskriftsteknik som motverkar deformation, så fick nanocellulosan både en extra stabilitet och flexibilitet när det är torrt. På köpet går det att 3D-printa resurssnålt.
– Det här materialet är så enkelt i sin uppbyggnad att det också är enkelt att tillverka. Det består i princip bara av cellulosafibrer och vatten, och det kan skrivas ut i rumstemperatur, och tillverkningen skapar inget avfall, säger Malgorzata Zboinska.
Hon menar att materialet, som ännu saknar kommersiellt varunamn, har estetiska egenskaper lämpade för arkitektur.
– Det är ett lättviktsmaterial och beroende på hur det skrivs ut kan det till och med bli genomskinligt så det går även att arbeta med ljuseffekter om man vill. Det kan även lätt pigmenteras i önskad färg och skrivas ut i olika tjocklek och form och med olika mönster. Det inte bara presterar bra, det ser bra ut också, säger Malgorzata Zboinska.
Lämpliga användningsområden tänker hon kan vara väggpaneler, persienner, ljuddämpning och rumsavdelare. Framför allt ser hon det som en miljövänlig och billig ersättning till gipsskivan, en produkt som kan återvinnas, men som av ren okunskap ofta skickas till deponi eller bidrar till försurande utsläpp vid förbränning.
Vad återstår innan nanocellulosan kan börja produceras i större skala?
– Vi behöver forska mer kring de funktionella egenskaperna i materialet. Vi behöver också titta mer på brandsäkerhet och hur vi ska hantera fukten. Oavsett vad som sker framåt så är det väldigt viktigt med arkitekturforskning som visar potentialen med prototyper och material som visar vägen framåt, säger Malgorzata Zboinska.
