ヴィエット准教授は下水汚泥とフライアッシュからコンクリート材料を研究している

カントー大学のHuynh Trong Phuoc准教授は、土地の整地に使用するための下水汚泥とフライアッシュから作られた耐荷重コンクリートのような材料の研究に参加しました。

フイン・チョン・フオック准教授（35歳）は、科学研究と研修における優れた業績が認められ、2023年のゴールデングローブ賞を受賞した。下水汚泥からの材料生成は、同教授の注目すべき業績の一つである。

フォック准教授によると、この研究は7年前、国立台湾科技大学で博士号取得を目指していた頃に行われたという。当時、台北のある下水処理会社から、工場内で容易に入手できる汚泥を敷地内の均平化材として利用する研究を依頼された。

フオック博士と研究チームは、沈降汚泥をフライアッシュ、少量のセメント、その他の添加剤と混合し、制御された低強度材料（CST）を作成するための配合を開発しました。添加されたセメントと添加剤は、フライアッシュと沈降汚泥が化学反応に参加しやすい環境を作り出し、耐荷重性を備えたCST材料を形成します。

*台湾での研究生活を送るフイン・チョン・フオック准教授（左から2人目）。写真：インタビュー対象者提供*

下水処理場の汚泥には、石炭火力発電所のフライアッシュの組成に類似した二酸化ケイ素（SiO2）と酸化アルミニウム（Al2O3）が比較的多く含まれていると、彼は説明した。これら2つの物質の密度と粒度分布に大きな違いはなく、CLSM材料への混合に非常に適している。「発注元の具体的なニーズに応じて、各材料成分の含有量を調整することで、必要な仕様を満たす製品を得ることができます」と彼は述べた。

研究チームは、排出源から直接収集され、さらなる処理をせずに直接使用できるように研究室に持ち込まれた汚泥と灰を使用して、CLSM材料を作成するプロセスを開発しました。

フオック准教授は、具体的な条件に応じて湿式混合または乾式混合（材料は使用前に乾燥させる必要がある）のいずれかを使用できると述べた。埋め戻しに使用されるCLSM材料については、処理コストを節約するため、チームは湿式混合を選択した。

チームは、数々の実験室試験、評価、調整を経て、製品が使用要件を満たすよう配合を最適化しました。これは複雑な計算、設計、そして混合を伴う、最も困難で時間のかかるステップでもありました。わずかな組成の調整でも製品の特性が大きく変化するため、チームは何度も試験を重ねる必要がありました。さらに、混合方法とプロセス、そして使用する機器の種類も、研究結果に大きな影響を与えました。

従来の砂充填材と比較して、Phuoc准教授はこれら2つの方法は全く異なると主張しています。従来の砂充填材は、ローラーの力を利用して材料を所定の密度まで圧縮し、その後受入れを行います。一方、CLSMはコンクリートに似た低強度で強度制御された材料の一種であり、様々な用途に対応する特性を持つように設計されているため、使用要件に応じて調整可能です。品質要件が高ければ高いほど、製造コストは高くなります。

この材料は埋立処理における実用化に大きな可能性を秘めています。しかし、フォック准教授は、従来の埋立材として広く利用されるためには、実際の製造コストの分析と長期的な環境影響の評価が必要だと考えています。「建設と受入試験の技術要件については、具体的な基準と規制が必要です」と同准教授は述べています。さらに、実用化を実現するには、大規模な工業生産に十分な量の高品質な汚泥とフライアッシュを安定的に供給できる供給源が必要です。

チームの研究は高く評価され、台北市の浄水場敷地内での試験的な埋め戻し工事の実施につながりました。施工直後の予備評価では、設計された材料の高い適用性が実証されました。研究チームは、CLSM材料の設計と施工方法を最適化するため、定期的なモニタリングとサンプリングを実施し、この材料の長期的な性能を追跡しています。

ベトナムでは、フライアッシュやスラッジを均平材として利用する研究はいくつか行われていますが、科学論文として発表されたものは多くありません。これらの資材をベトナムで活用するためには、国家予算で賄われる道路・橋梁建設プロジェクトにおいて、資材消費率の算出基準となる技術基準を策定する必要があります。

さらに、大規模プロジェクトを遂行するには、原料の安定供給と継続的な供給が不可欠です。フライアッシュは要件を満たすものの、下水処理システムでは浚渫が1～2年に1回しか必要ないため、汚泥処理は困難だとフオック准教授は考えています。フオック准教授は、汚泥の代替として他の資源を活用する研究や、要件を満たしつつ原料の割合を増減する配合変更を行うことで、この問題を解決できると述べています。「現在、ある交通建設会社が小規模なパイロットプロジェクトを提案しており、その後、技術基準の策定、環境影響評価の実施など、大規模導入に向けた手続きを提案する予定です」とフオック准教授は述べています。

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