طور باحثون في جامعة واشنطن الأمريكية تركيبة لـ خرسانة خالية من الكربون وصديقة للبيئة، قابلة للتطبيق، تكون تقريبًا بنفس قوة الخرسانة العادية.
للوصول هذه التركيبة، قام الباحثون بخلط الإسمنت العادي مع الفحم الحيوي الصديق للبيئة، وهو نوع من الفحم المصنوع من النفايات العضوية، والمقوى مسبقًا بالمياه العادمة الناجمة عن إنتاج خليط الخرسانة، أو ما يسميه البعض بمياه الصرف الصحي الخرسانية.
لدى الفحم الحيوي قدرة على امتصاص ما يصل إلى 23٪ من وزنه من ثاني أكسيد الكربون بالهواء، بينما يقترب إلى قوة مماثلة للإسمنت العادي.
يمكن أن تقلل النتائج التي توصل لها البحث، المنشور في مجلة Materials Letters، بشكل كبير من انبعاثات الكربون في صناعة الخرسانة، والتي تعد واحدة من أكثر الصناعات التحويلية استهلاكًا للطاقة والكربون.
قال شيانمينغ شي، الأستاذ في قسم الهندسة المدنية والبيئية بجامعة واشنطن، والمؤلف المقابل للورقة البحثية: “نحن متحمسون جدًا لأن هذا سيسهم في بيئة بناء خالية من الكربون”.
اقرأ أيضًا.. باحثون: يمكن خفض انبعاثات الكربون من قطاع الأسمدة بنسبة 80٪ في 2050
خرسانة خالية من الكربون
ينتج العالم أكثر من 4 مليارات طن من الخرسانة سنويًا، ويتطلب صنع الإسمنت العادي درجة حرارة عالية واحتراقًا للوقود.
كما يمر الحجر الجيري المستخدم في إنتاج الخرسانة بعملية “تحلل” ينتج عنها ثاني أكسيد الكربون، لذلك يُعتقد أن إنتاج الإسمنت مسؤول عن حوالي 8 ٪ من إجمالي انبعاثات الكربون الناجمة عن الأنشطة البشرية في جميع أنحاء العالم.
حاول الباحثون إضافة الفحم الحيوي كبديل للحجر الجيري في صناعة الإسمنت لجعلها أكثر صداقة للبيئة، وبالتالي تقليل البصمة الكربونية للخرسانة، لكن في بداية التجارب، أضاف الباحثون الفحم الحيوي بنسبة 3٪ من الخليط، فكانت النتائج غير مضية، حيث قلت لحد كبير قوة الخرسانة.
لكن بعد معالجة الفحم الحيوي في مياه الصرف الصحي للخرسانة، تمكن باحثو جامعة واشنطن من إضافة ما يصل إلى 30 ٪ من الفحم الحيوي إلى خليط الإسمنت.
في النهاية، وصل المعجون المصنوع من الإسمنت المعدل بالفحم الحيوي إلى قوة ضغط، بعد 28 يوما، مماثلة لتلك الموجودة في الإسمنت العادي بحوالي 4000 رطل لكل بوصة مربعة.
قال شي: ” نحن ملتزمون بإيجاد طرق جديدة لتحويل تيارات النفايات إلى استخدامات مفيدة في الخرسانة. بمجرد تحديد تيارات النفايات هذه، فإن الخطوة التالية هي أن نرى كيف يمكننا التلويح بالعصا السحرية للكيمياء وتحويلها إلى مورد”.
وأضاف: “الحيلة تكمن حقًا في الهندسة البينية، كيف تقوم بهندسة الواجهات في الخرسانة.”
تعتبر مياه غسيل الخرسانة الكاوية مادة نفايات تسبب مشاكل أحيانًا من إنتاج الخرسانة.
وقال شي إن مياه الصرف قلوية للغاية ولكنها أيضًا مصدر ثمين للكالسيوم.
استخدم الباحثون الكالسيوم للحث على تكوين الكالسيت، والذي يفيد الفحم الحيوي، والخرسانة التي تحتوي على الفحم الحيوي في النهاية.
قال: “معظم الباحثين الآخرين كانوا قادرين على إضافة ما يصل إلى 3٪ فقط من الفحم الحيوي لاستبدال الإسمنت، لكننا تمكنا من استخدام جرعات أعلى بكثير من الفحم الحيوي لأننا اكتشفنا كيفية هندسة سطح الفحم الحيوي”..
إن التآزر بين مياه الصرف شديدة القلوية التي تحتوي على الكثير من الكالسيوم والفحم الحيوي عالي المسامية يعني أن كربونات الكالسيوم تترسب على الفحم الحيوي أو داخله، مما يقويها ويسمح بامتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء.
من المتوقع أن تستمر الخرسانة المصنوعة من المادة الجديدة في عزل ثاني أكسيد الكربون طوال عمر الخرسانة، عادةً 30 عامًا في الرصيف أو 75 عامًا في الجسر
تابعنا على نبض
