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、下水汚泥とフライアッシュから作ったコンクリートのような材料を平坦化に応用する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、科学研究と研修の分野での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。その際、廃棄ヘドロからの材料生成は、その傑出したプロジェクトの一つである。

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課程に在籍していた頃に行われたという。当時、台北の廃水処理会社から、工場で発生する汚泥を学内の埋め立て材料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、堆積物とフライアッシュ、少量のセメント、その他の添加剤を混合し、制御低強度材料（CLSM）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、フライアッシュと堆積物が化学反応に関与するのに適した環境を作り出し、耐荷重性を備えたCLSM材料を形成します。

*台湾で研究・留学していた頃のフイン・チョン・フオック准教授（左から2人目）。写真：NVCC*

彼によると、下水処理場の汚泥には二酸化ケイ素（SiO2）と酸化アルミニウム（Al2O3）の含有量がかなり高く、これは石炭火力発電所のフライアッシュの組成に似ている。これら2つの材料の密度と粒子組成はそれほど変わらないため、CLSM材料の製造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、使用要件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、排出源から直接研究室に持ち込まれ、それ以上処理せずにそのまま使用される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、水分と直接混合することも、乾式混合（使用前に材料を乾燥させる必要がある）することもできると述べた。埋立地用のCLSM材料については、処理コストを削減するため、湿式混合法を選択した。

研究チームは実験室で数々の試験を行い、各工程の評価と調整を重ね、製品が使用要件を満たすよう配合を最適化しました。これは設計計算と混合を必要とする最も困難で時間のかかる工程でもあります。少量の成分を調整するたびに製品の特性が大きく変化するため、チームは何度も試行錯誤を重ねました。さらに、混合方法や工程、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。

フック准教授は、従来の砂充填材と比較して、これら2つの方法は全く異なると述べました。従来の砂充填材は、ローラーの力を利用して材料を設計密度まで圧縮し、受入試験を行います。CLSMは、コンクリートの一種のように、様々な用途に合わせて特性を調整できる、制御された低強度材料です。つまり、使用要件に合わせて完全に調整できるということです。品質要件が高ければ高いほど、生産コストもそれに応じて増加します。

この材料は埋立地への実用化に大きな可能性を秘めているが、フオック准教授は、一般的な埋立地材料として大量利用するために、実際の生産コストを分析し、長期的な環境影響を評価する必要があると述べた。「建設と個別受け入れに関する技術要件に関する具体的な基準と規制が必要だ」と同准教授は述べた。さらに、汚泥とフライアッシュの原料となる物質は、工業生産規模で十分な量の備蓄を確保できるほど、品質面で安定した収集源を備えていなければならない。

チームの研究は高く評価され、台北の水処理施設敷地内に試験埋立地が設置されました。設置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。チームは、この材料の長期的な性能を追跡するために、定期的にモニタリングとサンプリングを実施し、CLSM材料の設計手法と施工方法の最適化に役立てています。

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国内で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。ベトナムでこれを適用するには、国家予算による橋梁・道路建設プロジェクトにおいて使用される材料基準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ためには、原材料の供給源が安定性と継続性を確保する必要があります。フライアッシュは需要を満たすことができますが、フオック准教授によると、水処理システムは1～2年に1回しか浚渫を行わないため、汚泥の需要を満たすことは困難です。フオック准教授は、汚泥の代替として他の資源を利用する研究や、原材料の割合を増減させながらも要件を満たす配合変更を行うことで、この問題は解決できると述べています。「現在、小規模なパイロットプロジェクトの問題を提起し、その後、大量導入のための技術基準、環境影響評価、その他の手順の策定を提案している交通建設会社がいくつかあります」とフオック准教授は述べています。

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