อิฐชีวภาพจากปัสสาวะมนุษย์ อนาคตผลิตภัณฑ์ในวงการสถาปัตยกรรม

ซูซาน แลมเบิร์ต นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคปทาวน์ (UCT) ได้วิจัยและสร้างวัสดุก่อสร้างโดยใช้ปัสสาวะมนุษย์ จากแนวคิดการลดปริมาณขยะที่ต้องนำไปกำจัดให้เหลือน้อยที่สุดจนเป็นศูนย์ (Zero Waste) สำหรับใช้เป็นวัสดุทางเลือกเพื่อทดแทนอิฐจากเตาเผาที่ก่อให้เกิดผลเสียมากมายต่อสิ่งแวดล้อม

ซูซาน นักศึกษาปริญญาโทสาขาวิศวกรรมโยธา เป็นผู้สร้างอิฐจากของเสียของมนุษย์และแบคทีเรียที่ยังมีชีวิต ซึ่งสามารถผลิตออกมาได้ตามขนาด รูปร่าง หรือความแข็งแรงที่ต้องการ

เธอเชื่อว่าอิฐชีวภาพมีศักยภาพพอที่จะเป็นทางเลือกทดแทนอิฐแบบดั้งเดิมได้จริง ซึ่งอิฐดั้งเดิมต้องผ่านการเผาที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมหาศาลออกสู่ชั้นบรรยากาศ

“ฉันมองเห็นศักยภาพที่ยิ่งใหญ่ของกระบวนการผลิตวัสดุนี้ มันสามารถนำไปใช้ได้ในชีวิตจริง ฉันตั้งตารอวันที่เราพร้อมจะใช้มันได้”

อิฐชีวภาพที่พัฒนาโดยทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเคปทาวน์

กระบวนการที่เธอใช้นี้เรียกว่าการตกตะกอนคาร์บอเนตด้วยจุลินทรีย์ (Microbial Carbonate Precipitation) ซึ่ง ดิลลอน แรนดัล อาจารย์ที่ปรึกษาของซูซานที่มหาวิทยาลัยเคปทาวน์ เปรียบเทียบวิธีการนี้เหมือนกับกระบวนการเกิดขึ้นของเปลือกหอย

อิฐชีวภาพนี้ สามารถสร้างได้โดยการผสมปัสสาวะมนุษย์ ทราย และแบคทีเรียที่ผลิตเอนไซม์ยูรีเอส (Urease) ในแม่พิมพ์สำหรับทำอิฐบล็อก เอนไซม์ยูรีเอสจะชักนำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีในการย่อยยูเรียที่อยู่ในปัสสาวะพร้อมทั้งผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตออกมา ซึ่งก็คือหินปูนที่ถูกใช้เป็นส่วนประกอบหลักของซีเมนต์ซึ่งทำให้ก้อนอิฐชีวภาพนี้แข็งตัว ยิ่งอยู่ในแม่พิมพ์นานเท่าไหร่ ก็จะเกิดปฏิกิริยาทำให้เกิดความแข็งแรงมากขึ้นเท่านั้น

อิฐที่สร้างจากปัสสาวะมนุษย์ ทรายและแบคทีเรีย

“หากลูกค้าต้องการอิฐที่แข็งกว่า อิฐที่ผสมหินปูน 40 เปอร์เซ็นต์ ก็ต้องเพาะเลี้ยงแบคทีเรียให้นานขึ้น เพื่อย่อยยูเรียในปัสสาวะและผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง” ดิลลอนกล่าว

"ยิ่งคุณปล่อยให้แบคทีเรียเล็ก ๆ ผลิตซีเมนต์ได้นานเท่าไร ผลิตภัณฑ์ที่ได้ก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้นเท่านั้น เราสามารถปรับเวลาและกระบวนการให้ได้ผลที่ดีที่สุดได้"

งานวิจัยนี้ ซูซานยกเครดิตให้งานศึกษาก่อนหน้านี้ของ ยูเลส เฮนเซอ ที่เป็นพื้นฐานเพื่อต่อยอดงานวิจัยของเธอ ยูเลส เป็นนักศึกษาชาวสวิสที่วิจัยเรื่องนี้กับดิลลอนเป็นเวลา 4 เดือนในปีพ.ศ. 2560 นอกจากนี้ วูคีต้า มูครี นักศึกษาระดับเกียรตินิยมจากวิศวกรรมโยธาของ มหาวิทยาลัยเคปทาวน์ ก็มีส่วนช่วยในการดำเนินการทดสอบด้วยเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม ผลงานของซูซานเป็นผลิตภัณฑ์ก่อสร้างชิ้นแรกที่มีรูปร่างเป็นอิฐ และยังเป็นชิ้นแรกที่ใช้ปัสสาวะมนุษย์แทนสารประกอบสังเคราะห์ ซึ่งแตกต่างจากงานศึกษาก่อนหน้านี้

อิฐชีวภาพที่ทำให้เป็นก้อนแข็งที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งออกแบบมาเพื่อสิ่งแวดล้อม เป็นทางเลือกทดแทนอิฐทั่วไป

สิ่งนี้มีความหมายสำคัญอย่างมากกับทีมมหาวิทยาลัยเคปทาวน์ ที่ต้องการใช้อิฐนี้เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในการรีไซเคิลขยะแบบองค์รวม กระบวนการผลิตอิฐชีวภาพนี้เป็นการเปลี่ยนขยะให้เหลือศูนย์อย่างแท้จริง สามารถเปลี่ยนปัสสาวะให้กลายเป็นสิ่งที่มีประโยชน์ และผลพลอยได้จากการเปลี่ยนคือไนโตรเจนและโพแทสเซียมที่สามารถนำมาใช้เป็นปุ๋ยต่อได้ 

“ไม่มีใครสนใจวัฏจักรของปัสสาวะ หรือศักยภาพในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าจากสิ่งเหลือใช้นี้ ปัญหาต่อไปคือ เราจะปรับแต่งกระบวนการอย่างไรให้ได้ผลลัพธ์ดีที่สุดเพื่อสร้างกำไรจากปัสสาวะนี้” ดิลลอนกล่าว

ทีมงานของดิลลอนได้วิจัยระบบการเก็บปัสสาวะที่สามารถนำมาใช้ผลิตปุ๋ยได้ โถปัสสาวะเพื่อการผลิตปุ๋ย  https://www.sciencedirect.com/science/article อย่างไรก็ตาม เขากล่าวว่า มันยังมีอุปสรรคในการขยายไอเดียไปสู่วงกว้าง เช่น การเก็บปัสสาวะจากคนที่ไม่ใช้โถได้อย่างไร แต่ยังโชคดีที่นักศึกษาปริญญาโทภายใต้การดูแลของเขาอีกคนหนึ่งกำลังทำงานวิจัยเกี่ยวกับระบบการขนส่งและเก็บรักษาปัสสาวะ

อิฐที่สามารถสร้างขึ้นได้เองนี้กำลังเป็นที่นิยมและได้รับความสนใจจากวิศวกรทั่วโลกแทนอิฐที่ต้องเผาและผลิตขึ้นในโรงงาน เพื่อลดปริมาณรอยเท้าคาร์บอนจากการก่อสร้าง

ตัวอย่างเช่น ตึกแกลเลอรี่ MoMA PS1 โดย The Living ในปีพ.ศ. 2557 ประกอบไปด้วยอาคารที่สร้างจากอิฐที่ปลูกจากต้นข้าวโพดและเห็ด

กลุ่มเส้นใยในเห็ดที่เรียกว่า ไมซีเลียม (Mycelium) เป็นวัสดุชีวภาพที่ได้รับการยอมรับมากที่สุด โดยนำไปใช้ในโครงสร้างเชิงทดลองอย่าง MycoTree ที่จัดแสดงที่ Seoul Biennale Of Architecture and Urbanism และอาคาร Shell Mycelium ในอินเดีย

เครดิตรูปจาก University of Cape Town

อ้างอิง: บทความ “Bio-bricks made from human urine could be environmentally friendly future of architecture” จากเว็บไซต์ https://www.dezeen.com