تولید بتن مقاومتر با استفاده از بیوچار حاصل از لجن فاضلاب انسانی
گروهی از پژوهشگران در هند موفق شدهاند با استفاده از مادهای غیرمنتظره، مقاومت بتن را افزایش دهند. این ماده که از لجن فاضلاب انسانی تولید شده و «بیوچار» نام دارد، میتواند جایگزین بخشی از سیمان در فرآیند تولید بتن شود. سیمان، به عنوان یکی از اجزای اصلی بتن، مسئولیت انتشار قابلتوجهی از دیاکسیدکربن در صنعت ساختوساز را بر عهده دارد، و تلاش برای کاهش مصرف آن میتواند تاثیرات مثبت زیستمحیطی قابلتوجهی به همراه داشته باشد.
به گزارش رهام خبر، بیوچار مادهای سرشار از کربن است که از حرارت دادن مواد آلی در محیطی با اکسیژن کم تولید میشود. منابع مختلفی از جمله چوب، خاکاره و پوسته برنج برای تولید بیوچار استفاده میشوند، اما پژوهشگران این بار از لجن فاضلاب انسانی بهره گرفتهاند؛ منبعی که همواره به مقدار فراوان در دسترس است. لجن جمعآوریشده در تصفیهخانهها ابتدا خشک و سپس در دمای ۳۵۰ تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شد تا به بیوچار تبدیل شود. این ماده پس از آسیابشدن به شکل پودر درآمد و به عنوان جایگزینی برای سیمان در ترکیب بتن مورد آزمایش قرار گرفت.
نتایج آزمایشها نشان داد که جایگزین کردن ۵ تا ۱۰ درصد سیمان با بیوچار انسانی، مقاومت بتن را به طور قابلتوجهی افزایش میدهد. در نمونهای که ۵ درصد سیمان با بیوچار جایگزین شده بود، پس از ۹۱ روز، مقاومت فشاری بتن حدود ۲۰ درصد و مقاومت خمشی آن ۳۶ درصد افزایش یافت. در نمونهای که ۱۰ درصد جایگزینی انجام شده بود، این ارقام به ترتیب به ۲۱ درصد و ۴۲ درصد رسیدند. همچنین مشخص شد که بتن آزمایشی با بیوچار، نسبت به بتن معمولی تخلخل کمتری دارد، آب را کمتر جذب میکند و در فرآیند خشکشدن کمتر دچار جمعشدگی میشود.
با این حال، افزایش مقدار بیوچار به ۱۵ درصد، منجر به کاهش مقاومت بتن شد. پژوهشگران این موضوع را به افزایش تعداد منافذ و نقاط ضعف در ساختار بتن نسبت دادند. بررسیهای میکروسکوپی نیز نشان داد که اضافهکردن مقدار مناسب بیوچار، باعث ایجاد ساختاری متراکمتر و پیوندهای قویتر بین اجزای بتن میشود.
این فناوری میتواند گام مهمی در جهت کاهش وابستگی به سیمان و مدیریت پسماند انسانی باشد، اما پژوهشگران معتقدند که بتن تولیدشده با بیوچار هنوز آماده استفاده گسترده در پروژههای ساختمانی نیست. آزمایشهای بیشتری باید انجام شود تا عملکرد این بتن در شرایط واقعی مانند تغییرات شدید دما، یخزدگی، محیطهای شور و دیگر عوامل محیطی بررسی شود. همچنین نگرانیهایی درباره وجود فلزات سنگین در این نوع بتن وجود دارد که نیازمند مطالعات بیشتری است.
این دستاورد علمی، علاوه بر کاهش انتشار دیاکسیدکربن، میتواند راهحلی برای استفاده مجدد از پسماندهای انسانی ارائه کند و به مدیریت بهتر این منابع کمک کند. هدف این پژوهش، تولید بتن مدفوعی برای ساختمانهای آینده نیست، بلکه یافتن راههایی برای استفاده دوباره از مواد زایدی است که تاکنون به عنوان زباله دیده میشدند.
