Alger och nanocellulosa i 3D-printat byggmaterial
I en studie från Chalmers och Wallenberg Wood Science Center har forskare för första gången testat hur nanocellulosa kan 3D-printas för att användas i miljövänlig arkitektur.
Forskarna använde nanocellulosafibrer, vatten och ett algbaserat material (alginat) för att skapa en så kallad hydrogel. Algerna gjorde det möjligt att 3D-printa materialet och gav det extra flexibilitet när det torkade.
− Rent konkret har vi tillfört ny och hittills saknad kunskap om materialets designmässiga egenskaper. Med hjälp av våra prover och prototyper har vi visat hur anpassningsbart materialet är, och hur det kan användas inom skräddarsydd digital design och 3D-printing med hjälp av robotar, kommenterar Chalmersforskaren Malgorzata Zboinska, huvudförfattare till studien.
Cellulosa är det mest hållbara och miljövänliga alternativet till plast, eftersom det är en biprodukt från några av världens största industrier, skriver Chalmers i pressmeddelandet.
− Nanocellulosan som användes i denna studie kan hämtas från skogsbruk, jordbruk, och pappersbrukens restprodukter. Det är alltså ett material som finns i riklig mängd, säger Malgorzata Zboinska.
Arkitekturbranschen har idag god tillgång till nya tekniker, men det finns en lucka i kunskapen om hur dessa kan användas i praktiken.
Malgorzata Zboinska och hennes forskarkollegor har prövat många olika alternativ för 3D-utskrifter för att se hur nanocellulosa-hydrogelen beter sig när den torkar i olika former och mönster. Resultaten av experimenten blir en utgångspunkt för framtida design av produkter från nanocellulosa. Det kan omfatta bland annat lättvikts-rumsavdelare, persienner och väggpanelsystem. Materialet kommer också att kunna användas som beläggning på väggkakelplattor och akustiska ljuddämpande plattor, och i kombination med andra material användas för att klä mellanväggar.
Traditionella byggmaterial som betong och glas är utformade för att hålla i hundratals år. Biobaserade material å andra sidan är organiska, och bryts ned och återupptas i naturens kretslopp.
− Vi behöver därför ny kunskap om hur vi kan använda dem inom arkitektur och hur vi kan förhålla oss till deras kortare livscykler, som mer liknar det man hittar i naturen än i en konstgjord och kontrollerad miljö. Designforskare och arkitekter letar nu efter metoder för att designa produkter av dessa material som är både funktionella och estetiskt tilltalande, säger Malgorzata Zboinska.
Materialet kan då få nya användningsområden i framtida arkitektoniska komponenter och byggnadssystem. Den nya kunskapen blir en viktig utgångspunkt för Malgorzata Zboinska och hennes forskarkollegor, i deras fortsatta utveckling av användningsområdena för nanocellulosa i arkitektoniska element.
− Om vi ska förorda biobaserade material måste vi också arbeta med designen. Det kommer bli en mycket stark faktor för acceptansen av materialen, för om människor inte accepterar dem kommer vi inte att nå målen för en cirkulär ekonomi och hållbar byggd miljö.