يقوم الأستاذ المشارك فييت بأبحاث حول المواد الخرسانية من حمأة الصرف الصحي والرماد المتطاير

شارك الأستاذ المشارك الدكتور هوينه ترونغ فوك (جامعة كان ثو ) في بحث حول المواد الخرسانية الحاملة للأحمال المصنوعة من حمأة الصرف الصحي والرماد المتطاير لتطبيقها في تسوية الأراضي.

حصل الأستاذ المشارك هوينه ترونغ فوك (35 عامًا) على جائزة غولدن غلوب لعام 2023 لإنجازاته المتميزة في البحث العلمي والتدريب، حيث يُعد ابتكار مواد من حمأة الصرف الصحي أحد أعماله البارزة.

قال الأستاذ المشارك فوك إن البحث أُجري أثناء دراسته للدكتوراه في جامعة تايوان الوطنية للعلوم والتكنولوجيا قبل سبع سنوات. في ذلك الوقت، كلفت شركة لمعالجة مياه الصرف الصحي في تايبيه بإجراء بحث حول استخدام الحمأة المتوفرة بسهولة في المحطة كمادة للتسوية الداخلية داخل مبانيها.

طوّر الدكتور فوك وفريقه البحثي تركيبةً لخلط الحمأة المترسبة مع الرماد المتطاير وكمية قليلة من الإسمنت ومواد مضافة أخرى لإنتاج مادة ذات مقاومة منخفضة مضبوطة (CST). يُهيئ الإسمنت والمواد المضافة بيئةً ملائمةً للرماد المتطاير والحمأة المترسبة للمشاركة في التفاعلات الكيميائية، مُشكّلةً مادة CST ذات قدرة تحمل عالية.

الأستاذ المشارك هوينه ترونغ فوك (الثاني من اليسار) خلال دراسته وبحثه في تايوان. الصورة: مقدمة من الشخص الذي أجريت معه المقابلة.

وأوضح أن الحمأة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي تحتوي على مستويات عالية نسبيًا من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وأكسيد الألومنيوم (Al2O3)، وهي مشابهة في تركيبها للرماد المتطاير الموجود في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. ولا يختلف توزيع كثافة وحجم جسيمات هاتين المادتين اختلافًا كبيرًا، مما يجعلهما مناسبتين جدًا للمزج في مادة CLSM. وأضاف: "بناءً على الاحتياجات المحددة للوحدة الطالبة، يمكن تعديل محتوى كل مكون من مكونات المادة للحصول على منتج يلبي المواصفات المطلوبة".

قام فريق البحث بتطوير عملية لإنشاء مواد CLSM باستخدام الحمأة والرماد التي يتم جمعها مباشرة من مصادر الانبعاثات ونقلها إلى المختبر للاستخدام المباشر دون مزيد من المعالجة.

أوضح الأستاذ المشارك فوك أنه بحسب الظروف المحددة، يمكن استخدام الخلط الرطب أو الخلط الجاف (حيث يجب تجفيف المواد قبل الاستخدام). بالنسبة لمواد CLSM المستخدمة في الردم، اختار الفريق خيار الخلط الرطب لتوفير تكاليف المعالجة.

عملية جمع مخلفات الحمأة في المصنع لأغراض البحث. الصورة: مقدمة من الشخص الذي أجريت معه المقابلة.

بعد العديد من التجارب والتقييمات والتعديلات المخبرية، قام الفريق بتحسين التركيبة لضمان تلبية المنتج لمتطلبات الاستخدام. وكانت هذه الخطوة الأصعب والأكثر استهلاكًا للوقت، إذ تضمنت حسابات معقدة وتصميمًا دقيقًا وعمليات خلط دقيقة. واضطر الفريق لإجراء العديد من التجارب لأن أي تعديل بسيط في التركيبة كان يُغير خصائص المنتج بشكل ملحوظ. علاوة على ذلك، أثرت طريقة الخلط وعملية الخلط، فضلًا عن نوع المعدات المستخدمة، بشكل كبير على نتائج البحث.

بالمقارنة مع مواد الردم الرملية التقليدية، يرى الأستاذ المشارك فوك أن هاتين طريقتان مختلفتان تمامًا. تعتمد مواد الردم الرملية التقليدية على طاقة المدحلة لضغط المادة إلى الكثافة المطلوبة قبل قبولها. أما الخرسانة ذات القوة المتحكم بها (CLSM)، فهي نوع من المواد منخفضة المقاومة، تشبه الخرسانة، ومصممة بخصائص تخدم أغراضًا مختلفة، ما يعني إمكانية تعديلها وفقًا لمتطلبات الاستخدام. وكلما زادت متطلبات الجودة، ارتفعت تكاليف الإنتاج.

تتمتع هذه المادة بإمكانيات هائلة للتطبيقات العملية في مجال دفن النفايات؛ إلا أن الأستاذ المشارك فوك يعتقد أن استخدامها على نطاق واسع كمادة تقليدية لدفن النفايات يتطلب تحليلًا لتكاليف الإنتاج الفعلية وتقييمًا للأثر البيئي طويل الأجل. وأضاف: "هناك حاجة إلى معايير ولوائح محددة للمتطلبات الفنية للبناء واختبارات القبول". علاوة على ذلك، يلزم توفير مصدر مستقر وموثوق به من الحمأة والرماد المتطاير عالي الجودة لتوفير كميات كافية للإنتاج الصناعي واسع النطاق قبل إمكانية تطبيقها عمليًا.

صورة مجهرية لمواد المجهر الليزري الماسح متحد البؤر (CLSM) من إعداد فريق البحث. الصورة: مقدمة من الفريق.

حظي بحث الفريق بتقدير كبير، وأدى إلى تطبيق تجربة ردم في موقع محطة معالجة مياه في تايبيه. وأظهرت التقييمات الأولية التي أُجريت فور التطبيق مدى ملاءمة المادة المصممة. ويُجري فريق البحث حاليًا عمليات رصد ومعاينة دورية لتتبع أداء هذه المادة على المدى الطويل، بهدف تحسين تصميمها وطرق بنائها.

أُجريت في فيتنام بعض الدراسات حول استخدام الرماد المتطاير والحمأة كمواد تسوية، إلا أن عدد الدراسات المنشورة في المجلات العلمية قليل. ولتطبيق هذه المواد في فيتنام، يلزم وضع مجموعة من المعايير الفنية كأساس لحساب معدلات استهلاك المواد، لاستخدامها في مشاريع بناء الطرق والجسور الممولة من ميزانية الدولة.

علاوة على ذلك، يجب أن يكون إمداد المواد الخام مستقرًا ومستمرًا لتنفيذ المشاريع واسعة النطاق. وبينما يمكن للرماد المتطاير أن يفي بالمتطلبات، يعتقد الأستاذ المشارك فوك أن التخلص من الحمأة يمثل تحديًا نظرًا لأن أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي لا تحتاج إلى التجريف إلا مرة كل عام أو عامين. وأوضح أن هذه المشكلة يمكن حلها من خلال البحث في استخدام موارد أخرى بديلة للحمأة أو بتغيير التركيبة لزيادة أو تقليل نسبة المواد الخام مع الحفاظ على استيفاء المتطلبات. وأضاف الأستاذ المشارك فوك: "في الوقت الحالي، اقترحت إحدى شركات إنشاءات النقل مشروعًا تجريبيًا صغير النطاق، وبعد ذلك ستقترح وضع معايير فنية، وإجراء تقييمات للأثر البيئي، وغيرها من الإجراءات اللازمة للتنفيذ على نطاق واسع".

vnexpress.net