Development and Performance Evaluation of Cold-Pressed Cement-Free Bricks using Detarium Senegalense Bio-Binder
本研究は、デタリウム・セネガレンセ（*Detarium senegalense*）の種子粉末をバイオバインダーとして利用した、常温加圧式かつセメント不使用のインターロッキングレンガが、バインダー含有量20%において5.53 MPaの最適な圧縮強度を達成し、非耐力構造物としての実現可能性を証明すると同時に、耐水性の向上の必要性を浮き彫りにしていることを示している。
原論文は CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 これは以下の論文のAI生成解説です。著者が執筆または承認したものではありません。技術的な正確性については原論文を参照してください。 免責事項の全文を読む
建設の世界を、地球の資源を食い荒らす巨大で飢えた獣だと想像してみてください。標準的なレンガを作ったりコンクリートを流し込んだりするたびに、私たちは本質的に、膨大な量のエネルギーをこの獣に与え、大気を温暖化させるガスである二酸化炭素の雲を吐き出しているのです。これを止めるために、科学者たちは「グリーン」な材料、つまり、採掘されたり超高温の窯で焼かれたりするのではなく、植物のように地面から育つものを見つけ出す「宝探し」をしています。建設における最も有名な「接着剤」の一つはセメントですが、その製造工程は非常に汚れています。そこで研究者たちは、こう問いかけています。「自然界自身の粘着成分、例えば樹液や種子のゲルを使って、代わりに砂を固めることはできないだろうか？」これは「バイオバインダー（生物由来の結合剤）」というエキサイティングな最前線であり、そこでの目標は、地元の庭や森で見つけられるような材料を使い、地球を傷つけない家を建てることです。
この研究において、研究チームはある非常に特殊で、あまり活用されていない候補をテストすることに決めました。それは、西アフリカに自生するデタリウム・セネガレンセ（Detarium senegalense）という樹木の種子です。彼らは、セメントを一切使わずにレンガを作るための「糊」として、これらの種子を転用できるかどうかを確かめたいと考えました。それは、砂遊びで砂のお城を作る際、単に少しの水で砂を湿らせるのではなく、粒同士を結合させるために砕いた種子から作った特別な粘り気のあるペーストを混ぜ合わせるようなものです。チームは細かい砂を取り、これに種子のペーストを全体の重量に対して10%、20%、30%という3つの異なる割合で混ぜ合わせました。彼らは火で焼いてレンガを作るのではなく、代わりに巨大な油圧プレス機を使って混合物を形に押し固める「冷間プレス（コールドプレス）」という手法を用いました。
結果は、まるで「ゴルディロックス（適温・適量）の物語」のようでした。つまり、「ちょうど良い」量を見つけなければならないということです。最も少ない量の種子の糊（10%）を使用したとき、レンガは少し弱くなってしまいました。なぜなら、すべての砂の粒をしっかりと繋ぎ止めるための粘着性のあるペーストが足りなかったからです。最も多い量（30%）を使用したときは、レンガはより重く高密度になりましたが、脆くなり、バターを入れすぎたクッキーのように簡単にひび割れてしまいました。しかし、真ん中の選択肢である20%の混合物が勝者となりました。これらのレンガは最も強く、5.53 ± 0.10 MPaの圧縮力に耐えることができ、他のものよりも形をよく維持しました。研究者たちは強力な顕微鏡（SEM）を使ってレンガの内部を観察し、20%の混合物が、砂の粒の間に、まるでよく作られた橋のように、完璧で連続した糊のネットワークを作り出しているのを確認しました。一方で、他の混合物には隙間や塊が見られました。
しかし、一つ、大きな落とし穴があります。それは非常に大きな問題です。種子の糊は、レンガを結合させる力は素晴らしいのですが、水が大好きすぎるのです。研究者がレンガを24時間水に浸したところ、すべてが膨張し、形を失い始めました。種子の糊が多いレンガほど水を吸収し、吸水率は10.29 ± 1.90%から16.92 ± 7.47%まで上昇しました。まるでレンガがスポンジになってしまったかのようです。このため、著者らは、これらのレンガは現在、雨にさらされることのない場所、例えば内壁や仮設構造物には適しているものの、嵐に耐える必要がある屋外の建物には適していないと示唆しています。彼らは、デタリウム・セネガレンセは、冷間プレスによる強いレンガを作るための、セメントに代わる素晴らしい環境に優しい選択肢ではあるものの、自然の要素に耐えうる家を建てるために使用できるようになる前に、まだ防水性を高める方法を見つけ出す必要がある、と結論付けています。
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