Rima Sabina Aouf

قام باحثون في جامعة Cambridge بابتكار طريقة لإنتاج الخرسانة منخفضة الكربون، بتكلفة قليلة وعلى نطاق واسع، باستخدام الأسمنت المُهدر وأفران القوس الكهربائي في صناعة الصلب.

تشمل الطريقة التي طورها المهندسون إعادة تدوير الأسمنت القديم من المباني المهدمة، عن طريق تسخينه، وإعادة تنشيط المركبات الموجودة فيه.

المفتاح في هذا الابتكار هو كيفية تنفيذ هذه العملية، وذلك من خلال الاستفادة من الأفران الكهربائية الموجودة المستخدمة في إعادة تدوير الصلب.

الابتكار في إعادة التدوير يمثل “اختراقًا لصناعة البناء”

يُعد الأسمنت المكون الرئيسي في الخرسانة، وهو مسؤول عن حوالي 90 في المئة من الانبعاثات الكربونية الكبيرة لهذه المادة.

تُعالج طريقة الباحثين في Cambridge كلا المصدرين الرئيسيين لتلك الانبعاثات: التفاعل الكيميائي عندما يتحول الحجر الجيري إلى أسمنت جديد، وحرق الوقود لتشغيل الأفران ذات الحرارة العالية اللازمة لتلك العملية.

قال الأكاديمي في جامعة Cambridge جوليان ألوود، إن هذا الابتكار يمثل “اختراقًا لصناعة البناء”، وإن فريق البحث يعتقد أنه سيصبح “أول عملية في العالم لصنع الأسمنت الخالي من الانبعاثات”.

ويضيف ألوود: “نعلم أنه إذا تم تشغيل ذلك الفرن في المستقبل بالكهرباء التي لا تنتج انبعاثات، فإن عمليتنا يمكن أن تصنع الأسمنت دون أي انبعاثات على الإطلاق”.

بدأ الفريق شركة خاصة لتسويق منتجهم، الذي يطلقون عليه اسم Cambridge Electric Cement، ويقولون إنهم يمكن أن يوفروا حوالي ثلث احتياجات المملكة المتحدة من الأسمنت خلال عشر سنوات.

لقد اختبروا طريقتهم بنجاح في منشأة لإعادة تدوير الصلب. ولكن اختبارًا كاملًا على نطاق صناعي في وقت لاحق من هذا الشهر – حيث ينبغي إنتاج 60 طنًا من الأسمنت في ساعتين – سيعطي مؤشرًا أكثر حسمًا حول إمكانية توسيع نطاقها.

الأسمنت المعاد تدويره يصبح جزءًا من خبث الصلب في عملية بسيطة

العملية المتبعة بسيطة نسبيًا. بعد هدم المبنى، يتم سحق الخرسانة إلى نقطة يمكن فيها فصل الأسمنت عن الركام.

يتم أخذ الأسمنت المستخدم إلى فرن الصلب ويستخدم بدلاً من الجير كعامل “التدفق”، وهو العامل المنظف المستخدم في عملية إعادة التدوير لإزالة الشوائب من المعدن المنصهر. هذا ممكن لأن الأسمنت والجير لهما تكوين مشابه يعتمد على أكسيد الكالسيوم.

يتفاعل التدفق مع الشوائب لتشكيل خبث، وهو منتج ثانوي يرتفع إلى قمة الصلب المصهور ويمكن فصله بسهولة. في هذه المرحلة، إذا تم إزالة خبث الأسمنت وتبريده بسرعة، فإنه يتحول إلى أسمنت بورتلاندي عالي الجودة.

ووفقًا للباحثين، من المتوقع أن يكون هذا الأسمنت المعاد تدويره متينًا مثل أي أسمنت آخر في المملكة المتحدة، لأنه يحتوي على نفس التركيبة الكيميائية.

يقول الباحثون إنه يتمتع أيضًا بميزة على الحلول الأخرى للخرسانة منخفضة الكربون قيد التطوير، لأنه يستخدم العمليات والمعدات والمعايير الحالية، دون تكاليف إضافية كبيرة سواء لصناعة الخرسانة أو الصلب.

هذا يعني أنه سواء تم إنتاج الأسمنت بالتشارك مع إعادة تدوير الصلب، أو بمفرده باستخدام نفس المعدات، فيجب أن يكون قادرًا على التوسع بسرعة.

الأسمنت “المعجزة” وحده ليس الحل

حتى الآن، تضمنت معظم الحلول استبدال جزء من محتوى الأسمنت في الخرسانة بمواد بديلة مثل الرماد المتطاير. ولكن لا يمكن أبدًا استبدال مكون الأسمنت بالكامل لأنه ضروري للتنشيط الكيميائي، مما يعني أن بعض الانبعاثات كانت دائمًا موجودة.

ومع ذلك، يؤكد الباحثون أن أسمنتهم الكهربائي وحده لا يمكنه حل مشاكل الانبعاثات الكربونية المتعلقة بالخرسانة.

يقول ألوود: “إنتاج الأسمنت بدون انبعاثات يُعتبر معجزة حقيقية، ولكن يجب علينا أيضًا تقليل كمية الأسمنت والخرسانة التي نستخدمها”. “الخرسانة رخيصة وقوية ويمكن صنعها تقريبًا في أي مكان، لكننا نستخدم كميات كبيرة جدًا منها”.

ويضيف: “يمكننا تقليل كمية الخرسانة التي نستخدمها بشكل كبير دون أي تقليل في الأمان، ولكن يجب أن يكون هناك إرادة سياسية لتحقيق ذلك”.

تم توثيق عملية واكتشافات فريق كامبريدج في ورقة بحثية في مجلة Nature.

الخرسانة كانت لسنوات عديدة مادة مثيرة للجدل في الهندسة المعمارية ويُقدر أنها مسؤولة عن نحو ثمانية في المئة من الانبعاثات الكربونية عالميًا.

تشمل الحلول الأخرى الحديثة منخفضة الكربون خرسانة Seratech المصنوعة من السيليكا المحتبسة للكربون، وخرسانة جامعة كولورادو المصنوعة بمساعدة الطحالب.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: dezeen