처리한 분뇨 폐기물로 콘크리트 휨강도 42% 향상

처리한 분뇨 슬러지로 만든 바이오차로 시멘트의 10%를 대체한 콘크리트 배합이 실험실 시험에서 일반 콘크리트보다 눈에 띄게 강해졌다. 91일간 양생한 뒤 눌려 부서지는 힘에 대한 저항을 나타내는 압축강도는 21%, 휘어짐과 균열에 대한 저항을 나타내는 휨강도는 42% 높아졌다.

마니팔 자이푸르 대학교와 루이지애나 공과대학교 연구진은 인도 텔랑가나주 와랑갈의 처리장에서 수집한 분뇨 슬러지로 바이오차를 만들었다. 슬러지를 건조하고 산소 공급을 제한한 상태에서 350~450°C로 가열한 뒤 분쇄해 체로 걸렀다. 처리하지 않은 폐기물을 배합에 직접 넣은 것이 아니다.

시멘트의 5%를 대체한 경우에도 91일 후 성능이 개선돼 압축강도는 평균 20%, 휨강도는 평균 36% 증가했다. 다공성 바이오차는 작은 물 저장소처럼 작용해 시멘트의 수화 반응을 서서히 돕는 것일 수 있다. 바이오차에 함유된 실리카와 미세 입자도 강도를 높이는 화합물의 생성과 치밀한 충전에 기여할 수 있다.

효과에는 한계가 있었다. 대체 비율이 15%일 때는 강도가 떨어졌고, 바이오차 함량이 높아질수록 굳기 전 콘크리트의 작업성이 낮아졌다. 이번 연구는 한 처리장의 슬러지를 사용했기 때문에 다른 지역의 원료와 가혹한 환경에서의 장기 내구성은 추가 시험이 필요하다. 예정된 용출 분석을 통해 잠재적 유해 오염물질이 안전하게 내부에 갇혀 있는지도 평가해야 한다. 그럼에도 성능이 가장 좋았던 배합은 분뇨 처리 폐기물을 유용하게 활용하면서 생산 과정에서 많은 온실가스를 배출하는 시멘트의 수요를 줄일 가능성을 보여준다.