פרופסור חבר וייט חוקר חומרי בטון מבוצת ביוב ואפר מרחף

פרופסור חבר ד"ר הוין טרונג פואוק (אוניברסיטת קאן טו ) השתתף במחקר על חומרים דמויי בטון מבוצת ביוב ואפר מרחף המיושם ליישור.

פרופסור חבר הוין טרונג פואוק (בן 35) זכה זה עתה בפרס גלובוס הזהב לשנת 2023 על הישגיו הבולטים בתחום המחקר וההכשרה המדעית , שיצירת חומרים מבוצת פסולת היא אחד הפרויקטים הבולטים שבהם.

פרופסור חבר פואוק אמר שהמחקר נערך בזמן שעשה את הדוקטורט שלו באוניברסיטה הלאומית למדע וטכנולוגיה של טייוואן לפני 7 שנים. באותה תקופה, חברת טיהור שפכים בטאיפיי הזמינה מחקר לשימוש בבוצה הזמינה במפעל כחומר להטמנה פנימית בתוך הקמפוס.

ד"ר פואוק וצוות המחקר שלו פיתחו נוסחה לערבוב משקעים עם אפר מרחף וכמות קטנה של צמנט ותוספים אחרים ליצירת חומר בעל חוזק נמוך מבוקר (CLSM). התוספת של צמנט ותוספים תיצור סביבה נוחה לאפר מרחף ולמשקעים להשתתף בתגובות כימיות, ויוצרת חומר CLSM בעל כושר נשיאה.

פרופסור חבר ד"ר הוין טרונג פואוק (שני משמאל לימין) במהלך לימודיו ומחקרו בטייוואן. צילום: NVCC

הוא אמר שהבוצה במתקני טיהור שפכים מכילה תכולה גבוהה למדי של סיליקון דיאוקסיד (SiO2) ותחמוצת אלומיניום (Al2O3), בדומה להרכב האפר הפחמי בתחנות כוח תרמיות המופעלות בפחם. הצפיפות והרכב החלקיקים של שני חומרים אלה אינם שונים בהרבה, ולכן הם מתאימים מאוד לערבוב לייצור חומרי CLSM. "בהתאם לצרכים הספציפיים של יחידת ההזמנה, ניתן להתאים את תכולת כל רכיב חומר כדי לקבל מוצר העונה על דרישות השימוש", אמר.

צוות המחקר פיתח תהליך ליצירת חומרי CLSM באמצעות בוצה ואפר הנלקחים ישירות ממקורות פליטה למעבדה ומשמשים ישירות ללא עיבוד נוסף.

פרופסור חבר פואוק אמר כי בהתאם לתנאים הספציפיים, ניתן לערבב ישירות עם לחות או לערבב יבש (יש לייבש את החומר לפני השימוש). עבור חומרי CLSM המיועדים להטמנה, הקבוצה בחרה בשיטת הערבוב הרטוב כדי לחסוך בעלויות העיבוד.

שלב איסוף בוצה במפעל למטרות מחקר. צילום: NVCC

לאחר בדיקות רבות במעבדה, הערכה והתאמת שלבים, הצוות ייעל את הנוסחה כך שהמוצר יעמוד בדרישות השימוש. זה היה גם השלב הקשה והגוזל זמן רב ביותר, שדרש חישובי תכנון וערבוב. הצוות נאלץ לנסות פעמים רבות מכיוון שבכל פעם שכמות קטנה של מרכיבים הותאמה, תכונות המוצר השתנו באופן משמעותי. בנוסף, שיטת הערבוב ותהליך הערבוב, וסוג הציוד בו נעשה שימוש, השפיעו רבות גם הם על תוצאות המחקר.

בהשוואה לחומרי מילוי חול מסורתיים, אמר פרופסור חבר פואוק כי מדובר בשתי שיטות שונות לחלוטין. כאשר ממלאים בחול קונבנציונלי, החומר מסתמך על אנרגיית הגליל כדי לדחוס את החומר לצפיפות מתוכננת לקבלה. בינתיים, CLSM הוא חומר בעל חוזק נמוך מבוקר, כמו סוג של בטון שתוכנן עם תכונות לשרת מטרות שונות, מה שאומר שניתן להתאים אותו לחלוטין בהתאם לדרישות השימוש. ככל שדרישות האיכות גבוהות יותר, כך עולה עלויות הייצור בהתאם.

לחומר פוטנציאל גדול ביישומים מעשיים להטמנה, אולם, פרופסור חבר פואוק אמר שכדי שיהיה ניתן להכניס אותו לשימוש המוני כחומר הטמנה נפוץ, יש צורך לנתח את עלויות הייצור בפועל ולהעריך את ההשפעה הסביבתית ארוכת הטווח. "צריכים סטנדרטים ותקנות ספציפיים לגבי דרישות טכניות לבנייה וקבלה נפרדת", אמר. בנוסף, מקור חומרי הבוצה ואפר הפחם צריך להיות בעל מקור איסוף יציב מבחינת איכות, שיספק עתודות גדולות מספיקות לייצור תעשייתי בקנה מידה גדול כדי שיהיה בסיס ליישום מעשי.

תמונת מיקרוסקופ חומר CLSM של צוות המחקר. צילום: NVCC

מחקר הצוות זכה להערכה רבה ומטמנה ניסיונית הוצבה בשטח מתקן טיהור מים בטאיפיי. הערכות ראשוניות מיד לאחר הפריסה הדגימו את הישימות הגבוהה של החומר שתוכנן. הצוות עוקב ודוגם באופן תקופתי כדי לנטר את הביצועים ארוכי הטווח של חומר זה במטרה לשרת אופטימיזציה של שיטות תכנון ושיטות בנייה עבור חומרי CLSM.

נערכו מספר מחקרים במדינה על יישום אפר מרחף ובוץ כחומר מילוי, אך לא רבים פורסמו במאמרים מדעיים. כדי ליישם בווייטנאם, יש צורך לפתח סט של סטנדרטים טכניים כבסיס לחישוב נורמות חומרים, שישמשו בפרויקטים של גשרים וכבישים תוך שימוש בכספי תקציב המדינה.

בנוסף, מקור חומרי הגלם חייב להבטיח יציבות והמשכיות לביצוע פרויקטים בקנה מידה גדול. אפר מרחף יכול לענות על הביקוש, אך לדברי פרופסור חבר פואוק, קשה לספק את הביקוש לבוצה משום שמערכות טיהור מים נחפרות רק פעם ב-1-2 שנים. הוא אמר שניתן לפתור בעיה זו על ידי מחקר השימוש במשאבים אחרים להחלפת בוצה או שינוי הנוסחה כדי להגדיל או להקטין את שיעור חומרי הגלם ועדיין לעמוד בדרישות. "כיום, ישנן חברות להקמת תנועה שהציעו פרויקטים פיילוט בקנה מידה קטן, ולאחר מכן הציעו לקבוע סטנדרטים טכניים, הערכות השפעה סביבתית ונהלים אחרים ליישום המוני", אמר פרופסור חבר פואוק.

vnexpress.net