MIT превръща пластмасовите бутилки в подови конструкции за бъдещите домове

Снимка: Zeynep Ergani

Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) разработиха подови ферми от рециклирана пластмаса за жилищното строителство. Те твърдят, че потокът от отпадъци може да осигури изобилен и устойчив строителен материал.

Американските учени са отпечатали на 3D принтер функционален строителен елемент, използвайки иновативен композитен материал. Той е създаден от рециклиран полиетилен терефталат (rPET) – извлечен предимно от изхвърлени бутилки за напитки – и е подсилен със стъклени влакна.

Според екипа в бъдеще тази система би могла да замени дървото при изграждането на рамкови конструкции за къщи. Това ще направи строителството по-евтино и ще предотврати прекомерната експлоатация на горските ресурси.

„Изчислихме, че до 2050 г. светът ще има нужда от около един милиард нови домове“, казва инженерът и изобретател А. Дж. Перес, ръководител на проекта. „Ако се опитаме да построим толкова много жилища от дървесина, ще трябва да изсечем площ, равняваща се на три пъти територията на амазонската джунгла.“

Снимка: MIT

PET е „един от най-издръжливите полимери“

За изработката на подовите ферми Перес и неговите сътрудници са отпечатали композита под формата на дълъг правоъгълен елемент с вътрешна зигзагообразна структура. Тя наподобява конструкцията на традиционните дървени и метални ферми.

Четири такива ферми са сглобени в подова рамка с шперплат и са тествани на огъване чрез натоварване с бетонни блокове. Резултатите показват, че елементите започват да се огъват и напукват едва при тегло над 1814 килограма (4000 паунда), което надвишава строителните стандарти в САЩ.

Перес, който е научен сътрудник в Службата за иновации на MIT, вярва, че материалът е достатъчно надежден за структурни приложения.

„PET е един от най-издръжливите полимери“, споделя Перес пред Dezeen. „Причината бутилките от PET да са такъв екологичен проблем е, че са им необходими близо 450 години за естествено разлагане. Ние виждаме тази издръжливост като предимство за приложенията в строителството, които демонстрирахме.“

За разлика от някои други пластмаси, PET не става крехък при стайна температура. Въпреки че свойствата му се променят при екстремен студ, Перес твърди, че това не е пречка за използването му в конструкциите.

„Нашите дългосрочни полеви тестове в Нова Англия показаха устойчивост при високо натоварване през три зими и три лета досега“, казва той. „Освен това търсенето на жилища в световен мащаб е концентрирано в топлите и умерени пояси, където такива екстремни студове липсват.“

Снимка: MIT

Заедно с професора по машиностроене Дейвид Хардт, Перес основава изследователската група MIT HAUS, която се фокусира върху мащабно адитивно производство на домове от рециклирана пластмаса.

Докато 3D принтирането с бетон или глина вече е по-утвърдено в архитектурата, Перес и Хардт смятат, че рециклираната пластмаса има по-малък отпечатък върху околната среда и е по-гъвкава, което им позволява да печатат не само стени, а и сложни структурни елементи.

Крайната цел е да се използва „необработена пластмаса“ – замърсени отпадъци от бита, които да се подават директно в големи 3D системи. Те биха могли да бъдат разположени в мобилни микрофабрики с размерите на транспортни контейнери.

„Започваме да намираме начина, по който да обработваме и отпечатваме наистина замърсена пластмаса“, допълва Перес. Тъй като строителните компоненти са леки, те могат да се транспортират лесно дори с малки превозни средства и да се сглобяват на място.

Композитът от rPET и стъкло е напълно рециклируем. Всеки компонент може да бъде смлян и преработен в нов архитектурен елемент в края на жизнения си цикъл. Що се отнася до потенциалната токсичност при пожар, Перес посочва, че материалът е безопасен според съвременната научна литература, но екипът на MIT HAUS ще проведе допълнителни обстойни проучвания.

Перес и колегите му представиха детайлно процеса на проектиране и производство в рецензирана статия на симпозиума Solid Freeform Fabrication 2025.

Друга скорошна иновация, използваща рециклирана пластмаса за строителни нужди (макар и с декоративна цел), е плочката Pretty Plastic. Разработени от архитектите от Overtreders W и Bureau SLA, плочките се изработват от PVC, което принципно се смята за труден за рециклиране материал.