أستاذ مشارك فييت يبحث في المواد الخرسانية من حمأة الصرف الصحي والرماد المتطاير

[إعلان 1]

شارك الأستاذ المشارك الدكتور هوينه ترونج فوك (جامعة كان ثو ) في البحث حول المواد الشبيهة بالخرسانة والتي يمكنها تحمل القوة الناتجة عن الحمأة الناتجة عن النفايات والرماد المتطاير المطبق على التسوية.

حصل الأستاذ المشارك هوينه ترونج فوك (35 عامًا) للتو على جائزة جولدن جلوب لعام 2023 لإنجازاته المتميزة في مجال البحث العلمي والتدريب، والتي يعد إنشاء مواد من الحمأة أحد المشاريع البارزة فيها.

قال الأستاذ المشارك فوك إن البحث أُجري أثناء تحضيره لرسالة الدكتوراه في جامعة تايوان الوطنية للعلوم والتكنولوجيا قبل سبع سنوات. في ذلك الوقت، طلبت شركة لمعالجة مياه الصرف الصحي في تايبيه إجراء دراسة لاستخدام الحمأة المتوفرة في المصنع كمواد لطمر النفايات الداخلي داخل الحرم الجامعي.

طوّر الدكتور فوك وفريقه البحثي تركيبةً لخلط الرواسب مع الرماد المتطاير وكمية صغيرة من الأسمنت ومواد مضافة أخرى لإنتاج مادة منخفضة القوة (CLSM) مُتحكّم بها. سيُهيئ الأسمنت والمواد المضافة بيئةً مُلائمةً لتفاعل الرماد المتطاير والرواسب في التفاعلات الكيميائية، مُشكّلةً مادة CLSM ذات قدرة تحمل عالية.

الأستاذ المشارك الدكتور هوينه ترونغ فوك (الثاني من اليسار) خلال فترة دراسته وبحثه في تايوان. الصورة: مركز نيفادا الثقافي — الأستاذ المشارك الدكتور هوينه ترونغ فوك (الثاني من اليسار) خلال فترة دراسته وبحثه في تايوان. الصورة: *مركز نيفادا الثقافي*

قال إن الحمأة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي تحتوي على نسبة عالية نسبيًا من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وأكسيد الألومنيوم (Al2O3)، وهو ما يُشبه تركيب الرماد المتطاير في محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم. لا تختلف كثافة وتركيب جسيمات هاتين المادتين كثيرًا، ما يجعلهما مناسبين جدًا للخلط لإنتاج مواد CLSM. وأضاف: "وفقًا للاحتياجات المحددة لوحدة الطلب، يُمكن تعديل محتوى كل مكون من مكونات المادة للحصول على منتج يُلبي متطلبات الاستخدام".

قام فريق البحث بتطوير عملية لإنشاء مواد CLSM باستخدام الحمأة والرماد المأخوذة مباشرة من مصادر الانبعاثات إلى المختبر واستخدامها مباشرة دون معالجة إضافية.

قال الأستاذ المشارك فوك إنه، وفقًا للظروف المحددة، يُمكن خلط المواد مباشرةً بالرطوبة أو خلطها جافًا (يجب تجفيف المادة قبل الاستخدام). بالنسبة لمواد CLSM المُخصصة لمكبات النفايات، اختارت المجموعة طريقة الخلط الرطب لتوفير تكاليف المعالجة.

مرحلة جمع الحمأة في المصنع لأغراض بحثية. الصورة: NVCC — مرحلة جمع الحمأة في المصنع لأغراض بحثية. الصورة: *NVCC*

بعد العديد من الاختبارات المعملية، وتقييم الخطوات وتعديلها، حسّن الفريق التركيبة بحيث يلبي المنتج متطلبات الاستخدام. كانت هذه أيضًا الخطوة الأصعب والأكثر استهلاكًا للوقت، إذ تطلبت حسابات التصميم والخلط. اضطر الفريق إلى المحاولة مرارًا وتكرارًا، لأن كل تعديل لكمية صغيرة من المكونات كان يؤدي إلى تغيرات كبيرة في خصائص المنتج. علاوة على ذلك، أثرت طريقة الخلط وعملية التصنيع ونوع المعدات المستخدمة بشكل كبير على نتائج البحث.

مقارنةً بمواد حشو الرمل التقليدية، أشار الأستاذ المشارك فوك إلى اختلاف هاتين الطريقتين تمامًا. فعند الحشو بالرمل التقليدي، تعتمد على طاقة الأسطوانة لضغط المادة إلى الكثافة المطلوبة. أما CLSM، فهي مادة منخفضة القوة ومتحكم بها، تشبه الخرسانة، مصممة بخصائص متعددة الاستخدامات، ما يعني إمكانية تعديلها بالكامل وفقًا لمتطلبات الاستخدام. وكلما ارتفعت متطلبات الجودة، ارتفعت تكاليف الإنتاج بالمقابل.

تتمتع هذه المادة بإمكانيات كبيرة في التطبيقات العملية لمدافن النفايات، إلا أن الأستاذ المشارك فوك أشار إلى أنه لكي نتمكن من استخدامها على نطاق واسع كمواد شائعة لمدافن النفايات، من الضروري تحليل تكاليف الإنتاج الفعلية وتقييم الأثر البيئي طويل المدى. وأضاف: "يجب وضع معايير ولوائح محددة بشأن المتطلبات الفنية للبناء والقبول المنفصل". بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون مصدر مواد الحمأة والرماد المتطاير مصدر تجميع مستقر من حيث الجودة، يوفر احتياطيات كبيرة كافية للإنتاج الصناعي على نطاق واسع، بما يُمكّن من توفير أساس للتطبيق العملي.

صورة مجهر مادة CLSM لفريق البحث. الصورة: NVCC — صورة مجهر مادة CLSM لفريق البحث. الصورة: *NVCC*

حظي بحث الفريق بتقدير كبير، وتم إنشاء مكب نفايات تجريبي في محطة معالجة مياه في تايبيه. وأظهرت التقييمات الأولية التي أُجريت فورًا بعد النشر قابلية تطبيق عالية للمادة المصممة. ويقوم الفريق بمراقبة هذه المادة وأخذ عينات منها بشكل دوري لمراقبة أدائها على المدى الطويل، بما يخدم تحسين أساليب تصميم وبناء مواد CLSM.

أُجريت بعض الدراسات في البلاد حول استخدام الرماد المتطاير والحمأة كمواد حشو، ولكن لم يُنشر الكثير منها في أوراق علمية. لتطبيقها في فيتنام، من الضروري وضع مجموعة من المعايير الفنية كأساس لحساب معايير المواد، لاستخدامها في مشاريع الجسور والطرق باستخدام رأس مال الموازنة العامة للدولة.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يضمن مصدر المواد الخام الاستقرار والاستمرارية لتنفيذ المشاريع واسعة النطاق. يُمكن للرماد المتطاير تلبية الطلب، ولكن وفقًا للأستاذ المشارك فوك، من الصعب تلبية الطلب على حمأة النفايات لأن أنظمة معالجة المياه لا تُجرَّف إلا مرة واحدة كل عام أو عامين. وقال إنه يمكن حل هذه المشكلة من خلال البحث في استخدام موارد أخرى لاستبدال حمأة النفايات أو تغيير تركيبة المواد لزيادة أو تقليل نسبة المواد الخام مع الحفاظ على تلبية المتطلبات. وأضاف: "حاليًا، هناك شركات إنشاءات مرورية اقترحت مشاريع تجريبية صغيرة النطاق، ثم اقترحت وضع معايير فنية وتقييمات للأثر البيئي وإجراءات أخرى للتنفيذ الشامل".

ها آن

[إعلان 2]
رابط المصدر