本文来自微信公众号：Nature Portfolio （ID：nature-portfolio），作者：Elissa Welle，题图来自：视觉中国
为了一次性解决两个环境问题，日本北九州市立大学的研究人员发现，制作混凝土所需的9%至40%的沙子都能换成粉碎的纸尿裤，同时不会影响混凝土的强度[1]。一次性纸尿裤正在成为不可回收垃圾的一个日益增长的来源，而水泥生产占到全球近7%的温室气体排放，每年消耗约500亿吨沙子。
研究团队用这种掺了纸尿裤的混凝土在印度尼西亚建了一栋小房子，证明了这类原本只能被填埋的垃圾能为中低收入社区建造更多的经济适用房。
印尼这个纸尿裤样板房使用的混凝土里混合了水泥、沙子、碎石和粉碎的纸尿裤。来源：Muhammad Arief Irfan
Siswanti Zuraida是北九州市立大学的土木工程师，她在雅加达近郊的万隆理工学院教课时开始了这个项目。虽然发达国家的人口数量通常处于平台期或在下降，但印尼等中低收入国家的人口数量却在持续增长，这意味着新生儿更多、纸尿裤更多、对低成本住房的需求也更大。
“这一切都是关于资源可用性”，Zuraida说，“随着人口增长，废弃的纸尿裤也会增加。这会带来挑战，所以我们相信我们的研究能为回收这些垃圾做出一些贡献。”
一次性纸尿裤通常用木浆、棉花和超吸水聚合物加工而成，少量纸尿裤已被证明能增强混凝土的力学性能。在雅加达垃圾处理公司Awina的资助下，Zuraida想要看看用多少粉碎纸尿裤替换沙子，才能得到有用的混凝土和砂浆。
像个房子
首先，研究团队从当地收集纸尿裤——Zuraida自己的孩子也刚会走路。在纸尿裤经过清洗、干燥、粉碎后，最终得到的物质再与水泥、沙子、碎石和水混合。团队测试了不同的混合配比，最后换掉了混凝土中40%的沙子。
经过一个月的固化，这些样本接受了压力测试，以确定这种复合材料的断裂点。根据测试结果，Zuraida和她的同事计算了能满足建筑构件要求的废弃纸尿裤最大掺量。
混凝土中的废弃纸尿裤越多，抗压强度也越小。柱子和房梁这种结构构件的粉碎纸尿裤掺量比墙体和混凝土砖这种建筑构件的要低。对于团队的单层纸尿裤样板房来说，27%的沙子可以换成废弃纸尿裤。但如果是一栋三层楼高的房子，这个比例就要降至10%。
如果是建筑构件，有40%的沙子可以换成废弃纸尿裤，而这个比例最高的是混凝土墙板。根据建筑标准，楼梯和花园铺设需要比墙体更牢固，所以只有9%的沙子能换成纸尿裤。
纸尿裤盖房子
团队随后根据印尼的房屋标准，用掺了纸尿裤的混凝土建造了一栋实验性住房。这个房子很小，建筑面积只有36平方米，相当于约2.5个停车位。为了加快施工进度，团队对建筑构件使用了纸尿裤混凝土，对结构构件使用了金属梁。
总体而言，这个房子使用了约1.7立方米的废弃纸尿裤，占到全部复合材料体积的8%。
德累斯顿工业大学研究可持续建筑材料的化学家Christof Schröfl评价道，作为将不可降解垃圾“变废为宝”的一种方式，“这是一项出色也很有意义的研究，属于一个分步式过程”。
但他提醒道，将废弃纸尿裤运输到加工厂或施工地可能会产生很长的运输路径，如果该团队想让他们的低成本房屋更环保，他们可以选择实木复合材料筑墙而不是用混凝土。
Zuraida也认为要将她的研究带到现实世界中，最大的问题在于如何从废物流中分拣出纸尿裤。印尼2021年产生的垃圾总量为2000万吨，其中约10%的塑料垃圾被回收。“市政垃圾处理流程里没有分拣纸尿裤的支持系统”，Zuraida说，“他们现在分拣塑料瓶是因为塑料瓶的回收比较容易，但纸尿裤通常会被拿去焚烧。”
参考文献：1.Zuraida， S.， Dewancker， B. & Margono， R. B. Sci. Rep.13， 6390 (2023)
原文以World’s first house made with nappy-blended concrete标题发表在2023年5月20日《自然》的新闻版块上，© nature，doi: 10.1038/d41586-023-01701-x
本文来自微信公众号：Nature Portfolio （ID：nature-portfolio），作者：Elissa Welle