Exploring biochar as a carbon-storing and waste utilizing material in a design context
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Arts, Design and Architecture |
Master's thesis
Location:
Authors
Date
2021
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master’s Programme in Contemporary Design
Language
en
Pages
98
Series
Abstract
The heating of the Earth’s climate system caused by human activities observed since the pre-industrial period calls for an urgent ecological reconstruction and reductions in carbon intensity. Natural resources, social structures, national economies, and the environment are put under extraordinary pressure due to the combination of evolving societies and growth in global trade, energy consumption, carbon emissions, and population. Furthermore, since the human population will not only keep increasing but also become more affluent, the planet cannot sustain the ever-growing resource consumption rates. A shift in the current economic system that is still widely based on the excessive use of natural resources for production while entailing the fabrication of waste, is required. This thesis approaches biochar, a carbon-rich product utilizing waste biomass, using experimental design as a method. The research contains a theoretical and a practical part and aims to understand biochar’s material properties to explore whether applying biochar-based material combinations as an alternative for more carbon-intensive and energy-heavy materials would allow easing up the emissions generated in the production of artefacts. The creative process of exploring material combinations of biochar and algae/agar as a binder is described as the practical part of this thesis. It first seeks ideal proportions and consistencies that allow casting using plaster as a mold material. Secondly, experiential knowledge of how the combinations work, gained through the process of trial and error, is applied to shape-making. These tests’ main goals are (1) to figure out whether a plaster mold works in casting a biochar-based material, and (2) to figure out whether desired shapes created by casting can be maintained, and what factors mainly affect the results. The material test results are analyzed, and a series of quick experiments are carried out to enhance the results to vision possible uses for such material and to map improvement areas for further development.Jo pitkään havaittu, ihmisen toiminnasta johtuva ilmaston lämpeneminen on johtanut tilanteeseen, jossa kestävän tulevaisuuden mahdollistamiseksi on kiireellinen ekologinen uudistautuminen ja hiilidioksipäästöjen hallinta välttämätöntä. Globaalin kaupan kasvu, kasvava energiantarve ja -kulutus, hiilidioksidipäästöt, kasvava väestö ja kehittyvät yhteiskunnat asettavat luonnonvarat, sosiaaliset rakenteet, kansantaloudet sekä ympäristön huomattavan paineen alle. Maapallon asukasluku ei ainoastaan kasva, vaan myös vaurastuu, eivätkä maapallon luonnonvarat kestä kasvavaa kulutusta ilman muutosta taloudellisissa malleissa. Ihmisen toiminta pohjautuu edelleen enimmäkseen luonnonvarojen kestämättömään käyttöön jättäen toisarvoiseksi jätteen hyödyntämisen materiaalina. Työni aiheena on biohiili, korkean hiilipitoisuuden omaava, jätemateriaalia hyödyntävä tuote, jota lähestyn kokeellisen muotoiluprosessin keinoin. Opinnäytetyö koostuu teoreettisesta ja empiirisestä osuudesta, ja sen tavoitteena on ymmärtää biohiilen materiaalisia ominaisuuksia sekä pohtia, voisiko biohiilipohjaisilla materiaaliratkaisuilla keventää jo käytössä olevien materiaalien tuottamaa hiili- ja energiakuormaa. Työn empiirisessä osuudessa tutkimuksen kohteena ovat biohiilen ja ruskealevän ja/tai agarin yhdistelmät. Testien tavoitteena on löytää materiaalien ihanteellinen suhde ja olomuoto valukokeilujen mahdollistamiseksi. Kokeellisen tutkimuksen jälkeen lupaavimmat materiaaliyhdistelmät testataan muottikokeiluilla, joiden tavoitteena on (1) selvittää, miten kipsimuotti soveltuu biohiilipohjaisen materiaalin valamiseen ja (2) selvittää, miten tavoitellut muodot säilyvät lopputuloksessa, ja mitkä tekijät siihen eniten vaikuttavat. Materiaalitestit analysoidaan ja lisäkokeiluja tehdään lopputuloksen mahdolliseksi parantamiseksi, materiaalien todellisten käyttötapojen ja -kohteiden ideoimiseksi ja jatkokehityskohteiden havaitsemiseksi.Description
Supervisor
Kääriäinen, PirjoThesis advisor
Lohmann, JuliaSalo, Esko
Keywords
biochar, bio-based materials, carbon sequestration, waste as a resource, experimental design, sustainability