Η χρήση χώματος στις κατασκευές δεν είναι καινούργια. Κατασκευές που χρονολογούνται πριν από 10.000 χρόνια στη Μεσοποταμία και την Εγγύς Ανατολή δημιουργήθηκαν με τεχνικές όπως το ωμόπλινθο (αποξηραμένα στον ήλιο τούβλα) και το πατημένο χώμα, μεταξύ αυτών και το Σινικό Τείχος.
Ωστόσο, στις περισσότερες σύγχρονες χρήσεις θεωρείται μη πρακτικό: είναι ευάλωτο σε φθορές από το νερό, απαιτεί υψηλή συντήρηση, παρουσιάζει χαμηλή αντοχή και υψηλά ποσοστά συρρίκνωσης/διόγκωσης που προκαλούν ρωγμές με τις καιρικές αλλαγές.
Μηχανικοί στην Αυστραλία συνδύασαν το χώμα με χαρτόνι και νερό και παρήγαγαν ένα νέο υλικό με δυνατότητες να επαναστατήσει στην κατασκευή χαμηλών κτιρίων σε όλο τον κόσμο. Το χαρτόνι είχε χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν σε προσωρινές δομές και καταφύγια κρίσεων, όπως ο εμβληματικός «Καθεδρικός ναός από Χαρτόνι» του Σίγκερου Μπαν στο Κράιστσερτς της Νέας Ζηλανδίας.
Εμπνευσμένη από τέτοια σχέδια, η ομάδα του Πανεπιστημίου RMIT συνδύασε για πρώτη φορά την ανθεκτικότητα του πατημένου χώματος με την ευελιξία του χαρτονιού. Παρουσίασαν το υλικό με άρθρο στο περιοδικό Structures και, σύμφωνα με τον επικεφαλής συγγραφέα Τζιαμίνγκ Μα, πρόκειται για σημαντική πρόοδο προς μια πιο βιώσιμη κατασκευαστική βιομηχανία.
Το νέο υλικό, που ονομάστηκε «πατημένο χώμα περιορισμένο με χαρτόνι» (cardboard-confined rammed earth), είναι ιδανικό για θερμά κλίματα όπως της Αυστραλίας χάρη στη φυσική του ικανότητα ρύθμισης της θερμοκρασίας, ενώ ταιριάζει για κατασκευές σε απομακρυσμένες περιοχές όπου υπάρχουν εδαφικές εκτάσεις με κοκκινόχωμα.
Ο Μα εξήγησε ότι στη σύγχρονη τεχνική του πατημένου χώματος προστίθεται τσιμέντο για αντοχή, κάτι που θεωρείται υπερβολικό δεδομένου του πάχους των τοίχων. Το νέο υλικό που ανέπτυξαν στο RMIT καταργεί την ανάγκη για τσιμέντο. «Με απλό χαρτόνι, χώμα και νερό μπορούμε να φτιάξουμε τοίχους αρκετά στιβαρούς ώστε να στηρίξουν χαμηλά κτίρια», ανέφερε.
Τόνισε ότι η καινοτομία αυτή θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον σχεδιασμό και την κατασκευή, χρησιμοποιώντας τοπικά υλικά που ανακυκλώνονται πιο εύκολα, αντικατοπτρίζοντας την παγκόσμια αναβίωση της γαιοκατασκευής στο πλαίσιο των στόχων μηδενικών εκπομπών.
Το νέο υλικό έχει αποτύπωμα άνθρακα περίπου 75% χαμηλότερο από το τσιμέντο και κοστίζει περίπου το ένα τρίτο, ενώ είναι επαναχρησιμοποιήσιμο και ανακυκλώσιμο, μειώνοντας τα απόβλητα που καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής. Μόνο στην Αυστραλία, πάνω από 2,2 εκατομμύρια τόνοι χαρτονιού και χαρτιού θάβονται κάθε χρόνο, ενώ η παραγωγή τσιμέντου και μπετόν ευθύνεται για περίπου το 8% των παγκόσμιων εκπομπών.
Το υλικό μπορεί να παραχθεί επιτόπου, συμπιέζοντας το μείγμα χώματος και νερού μέσα σε καλούπια χαρτονιού, είτε χειροκίνητα είτε με μηχανήματα. Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος μεταφοράς και την ανάγκη για φορτηγά γεμάτα τούβλα ή μπετονιέρες που διανύουν αποστάσεις από κεντρικούς προμηθευτές προς απομακρυσμένες κοινότητες.
Η αντοχή του υλικού προσαρμόζεται απλά μεταβάλλοντας το πάχος του σωλήνα χαρτονιού. Ο συν-συγγραφέας της μελέτης, και κορυφαίος ειδικός στη βελτιστοποίηση δομών, Γι Μιν «Μάικ» Σιέ, σημείωσε ότι η πρόοδος αυτή μπορεί να οδηγήσει σε πιο «ελαφριές» και οικολογικές κατασκευές. «Αντί να μεταφέρονται τόνοι από τούβλα, χάλυβα και μπετόν, οι κατασκευαστές θα χρειάζονται μόνο ελαφρύ χαρτόνι, αφού σχεδόν όλα τα υπόλοιπα υλικά βρίσκονται ήδη στον τόπο», εξήγησε.
Ο Μα πρόσθεσε ότι το υλικό θα μπορούσε να αποτελέσει λύση για κατασκευές σε απομακρυσμένες περιοχές της Αυστραλίας, όπου τα εδάφη είναι ιδανικά για γαιοκατασκευές. Οι τοίχοι από πατημένο χώμα είναι κατάλληλοι για θερμά κλίματα, καθώς η υψηλή θερμική τους μάζα ρυθμίζει φυσικά τη θερμοκρασία και την υγρασία στο εσωτερικό, μειώνοντας την ανάγκη για τεχνητή ψύξη και περιορίζοντας τις εκπομπές άνθρακα.
Η μηχανική αντοχή του νέου υλικού εξαρτάται από το πάχος των σωλήνων χαρτονιού, με την ομάδα να έχει αναπτύξει ειδικό τύπο για να υπολογίζει το απαιτούμενο πάχος σε κάθε εφαρμογή. Σε ξεχωριστή μελέτη, ο Μα συνδύασε το πατημένο χώμα με ανθρακονήματα, αποδεικνύοντας ότι είχε αντοχή συγκρίσιμη με υψηλών επιδόσεων σκυρόδεμα.
Η ερευνητική ομάδα δηλώνει έτοιμη να συνεργαστεί με διάφορες βιομηχανίες για την περαιτέρω ανάπτυξη του νέου υλικού ώστε να μπορέσει να εφαρμοστεί ευρέως.
