सिविल निर्माण उद्योग विश्व स्तर पर भारी मात्रा में कंक्रीट का उपभोग करता है; सालाना, यह प्रभावशाली 30 अरब टन तक पहुंचता है, और यह सामग्री पानी के बाद ग्रह पर दूसरी सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सामग्री है, जैसा कि ग्लोबल सीमेंट एंड कंक्रीट एसोसिएशन (GCCA) के आंकड़ों से पता चलता है।
हालांकि, सीमेंट का उत्पादन, जो कंक्रीट का एक आवश्यक घटक है, बड़े पर्यावरणीय प्रभाव पैदा करता है, क्योंकि चूना पत्थर के गर्म होने से कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन के प्रमुख स्रोतों में से एक बनता है, जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव और ग्लोबल वार्मिंग तेज होती है।
भारत में स्थित मणिपाल यूनिवर्सिटी जयपुर द्वारा किए गए एक अध्ययन ने सीमेंट के लिए एक संभावित विकल्प बताया: मानव मल। इंजीनियरों ने स्थानीय उपचार संयंत्रों में एकत्र किए गए बायोचार और मल अपशिष्ट के संयोजन का उपयोग करके एक प्रकार के कंक्रीट को विकसित किया। वैज्ञानिक रिपोर्ट में प्रकाशित परिणामों से पता चला कि कंक्रीट के गुणों में 'महत्वपूर्ण सुधार' हुआ है।
बायोचार को सीमेंट के एक आशाजनक विकल्प के रूप में मान्यता प्राप्त है, जो कार्बन से भरपूर सामग्री है जिसे कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में जैविक पदार्थ को गर्म करके उत्पन्न किया जाता है। इस प्रक्रिया का एक लाभ इसकी बहुमुखी प्रतिभा है, जो बुरादा, लकड़ी या चावल की भूसी जैसे विभिन्न जैविक कचरे से उत्पादन की अनुमति देती है।
शोधकर्ताओं ने सवाल उठाया कि क्या मानव मल इस तरह के विकल्प के रूप में काम कर सकता है, यह देखते हुए कि सीमेंट की तरह, यह सामग्री भी विश्व स्तर पर प्रचुर मात्रा में है, जिसमें एक व्यक्ति प्रतिदिन लगभग 400 ग्राम का उत्पादन करता है।
हालांकि कंक्रीट एक ऐसा सामग्री है जिसे गीला होने पर इसकी लचीलापन और इलाज के बाद इसकी अत्यधिक मजबूती और स्थायित्व के कारण पार करना मुश्किल है, वैज्ञानिकों को आश्चर्य हुआ जब उन्होंने देखा कि मानव मल से तैयार कंक्रीट ने पारंपरिक कंक्रीट से बेहतर प्रदर्शन किया। विशेष रूप से, जब 5% सीमेंट को मल बायोचार से बदला गया तो मजबूती और ताकत में समग्र सुधार हुआ।
इन निष्कर्षों को मान्य करने के लिए, टीम ने विभिन्न मिश्रणों के सिकुड़न, संपीड़न शक्ति, फ्लेक्सुरल शक्ति, पानी के अवशोषण और सरंध्रता जैसे मापदंडों का विश्लेषण किया। 91 दिनों की अवधि के बाद, मल अपशिष्ट युक्त मिश्रण ने संपीड़न शक्ति में औसतन 20% और फ्लेक्सुरल शक्ति में 36% की वृद्धि दिखाई।
इन प्रगति के बावजूद, शोधकर्ता चेतावनी देते हैं कि वास्तविक परिदृश्यों, जैसे कम तापमान, लवणता और तीव्र गर्मी के संपर्क में सामग्री के व्यवहार को निर्धारित करने के लिए और अधिक जांच की आवश्यकता है। इसके अलावा, अध्ययन में कार्बन उत्सर्जन के संदर्भ में इस विधि के पर्यावरणीय प्रभाव को संबोधित नहीं किया गया था।
वैज्ञानिक प्रस्तावित करते हैं कि कंक्रीट को अनुकूलित करने के लिए कई तंत्र एक साथ काम करते हैं। सबसे पहले, मल से प्राप्त बायोचार में उच्च सरंध्रता होती है, जो आंतरिक भंडार के रूप में गुहाएं बनाती है, जो इलाज के दौरान धीरे-धीरे पानी छोड़ती है और सीमेंट को कठोरता और ताकत देने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सहायता करती है। दूसरे, बायोचार में मौजूद सिलिका सीमेंट के यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया करती है, जिससे कैल्शियम सिलिकेट्स का अधिक निर्माण होता है, जो कंक्रीट की मजबूती के लिए महत्वपूर्ण पदार्थ हैं। अंत में, बायोचार के महीन कण कंक्रीट में रिक्त स्थानों को भरने में मदद करते हैं, जिससे संघनन और घटकों का जुड़ाव बेहतर होता है।