چگونه پسماندها صنعت ساختوساز را متحول میکنند؟
تولید سیمان پرتلند سهمی قابلتوجه در انتشار گازهای گلخانهای جهان دارد و همین مسئله توجه پژوهشگران را به ژئوپلیمرها، جایگزینی کمکربن برای بتن سنتی، جلب کرده است؛ موادی نوین با مصرف انرژی کمتر، دوام و مقاومت بالا و قابلیت استفاده از پسماندهای صنعتی که میتوانند مسیر ساختوساز پایدار را دگرگون کنند.
Admin1
بتن یکی از پرکاربردترین مصالح جهان است، اما تولید سیمان پرتلند بهعنوان بخش اصلی آن، سهمی حدود ۸ درصد از انتشار گازهای گلخانهای جهان را دارد. این آلودگی ناشی از نیاز به دمای بسیار بالا در فرایند تولید و آزاد شدن دیاکسیدکربن هنگام تجزیه سنگ آهک است؛ بهگونهای که تولید هر تن سیمان میتواند تا یک تن گاز گلخانهای منتشر کند. با افزایش جمعیت و شهرنشینی، مصرف بتن و فشار اقلیمی آن نیز رو به افزایش است.
برای کاهش این اثرات، راهکارهایی همچون جایگزینی بخشی از کلینکر با موادی ازجمله خاک رس، خاکستر بادی و سرباره فولاد، یا افزودن ضایعاتی همچون الیاف طبیعی و پلاستیک مطرح شدهاند. با این حال راهحل بنیادیتر، جایگزینی کامل سیمان با مواد کمکربنتر است. در این مسیر، ژئوپلیمرها بهعنوان گزینهای امیدبخش مطرح شدهاند.
ژئوپلیمرها از ترکیب مواد غنی از سیلیس و آلومینیوم همچون خاک رس یا پسماندهای صنعتی با فعالکنندههای شیمیایی ساخته میشوند. در فرایند ژئوپلیمریزاسیون، واکنش در دمای محیط رخ میدهد و ساختاری مستحکم مشابه سیمان ایجاد میشود. برخلاف سیمان که پایه آن کلسیم است، این مواد به حرارت بالا نیاز ندارند و انتشار کربن را بهطور چشمگیری کاهش میدهند. پژوهشها نشان میدهد ژئوپلیمرها از نظر مقاومت فشاری، دوام، مقاومت حرارتی، یخزدگی و آتشسوزی با بتن سنتی برابری میکنند و گاه عملکرد بهتری دارند.
یکی از مزایای مهم ژئوپلیمرها انعطاف در مواد اولیه است؛ آنها میتوانند از خاک رس طبیعی، خاکستر نیروگاهها، سرباره فولاد، خاکستر پوسته برنج و حتی پسماندهای ساختمانی تولید شوند. افزودنیهایی همچون ضایعات چوبپنبه، الیاف سیسال، پلاستیک یا فولاد بازیافتی میتوانند استحکام و دوام را افزایش دهند. بعضی ترکیبات نیز با افزودن زئولیت امکان جذب فلزات سنگین یا تثبیت پسماندهای خطرناک را دارند.
کاربرد ژئوپلیمرها در ساخت جادهها، سازههای ساحلی، صنایع شیمی و فولاد، بازسازی فاضلاب، پناهگاههای نظامی و سکوهای پرتاب موشک در حال گسترش است. نمونه شاخص، فرودگاه بریزبن ولکمپ در استرالیاست که با استفاده از ۷۰ هزار تن بتن ژئوپلیمری ساخته شد و انتشار کربن را تا ۸۰ درصد کاهش داد. ارزش بازار جهانی ژئوپلیمرها اکنون حدود ۷ تا ۱۰ میلیارد دلار برآورد میشود و پیشبینی میشود تا سال ۲۰۳۳ به حدود ۶۲ میلیارد دلار برسد، در حالی که منطقه آسیا–اقیانوسیه سریعترین رشد را تجربه خواهد کرد.
با وجود این مزایا، چالشهایی نیز از جمله تفاوت ترکیب شیمیایی مواد اولیه در مناطق مختلف، نیاز به تولید فعالکنندههای شیمیایی و زمان گیرش (setting time) طولانیتر بعضی ترکیبات وجود دارد. پژوهشها بر توسعه فعالکنندههای طبیعی، زنجیرههای تأمین بومی و سادهسازی دستورالعملهای تولید متمرکز است. ژئوپلیمرها هنوز به بلوغ کامل صنعتی نرسیدهاند، اما ظرفیت بالایی برای کاهش چشمگیر انتشار کربن در صنعت ساختوساز دارند و میتوانند نقش مهمی در حرکت بهسوی زیرساختهای پایدار و سازگار با محیطزیست ایفا کنند.
