حصل الأستاذ المشارك هوينه ترونج فوك (35 عامًا) للتو على جائزة جولدن جلوب لعام 2023 لإنجازاته المتميزة في مجال البحث العلمي والتدريب، والتي يعد إنشاء مواد من الحمأة أحد المشاريع البارزة فيها.

وقال الأستاذ المشارك فوك إن البحث أجري عندما كان يقوم بدراسته للدكتوراه في جامعة تايوان الوطنية للعلوم والتكنولوجيا قبل 7 سنوات. في ذلك الوقت، طلبت شركة معالجة مياه الصرف الصحي في تايبيه إجراء دراسة لاستخدام الحمأة المتوفرة في المصنع كمواد لمكب النفايات الداخلي داخل الحرم الجامعي.

قام الدكتور فوك وفريقه البحثي بتطوير صيغة لخلط الرواسب مع الرماد المتطاير وكمية صغيرة من الأسمنت والمواد المضافة الأخرى لإنشاء مادة منخفضة القوة خاضعة للرقابة (CLSM). ستعمل الأسمنت والمواد المضافة المضافة على خلق بيئة مواتية لرماد الطيران والرواسب للمشاركة في التفاعلات الكيميائية، مما يشكل مادة CLSM ذات قدرة على تحمل الأحمال.

وقال إن الحمأة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي تحتوي على نسبة عالية إلى حد ما من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وأكسيد الألومنيوم (Al2O3)، وهو ما يشبه تركيب الرماد المتطاير في محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم. لا تختلف كثافة وتكوين الجسيمات بين هاتين المادتين كثيرًا، لذا فهما مناسبتان جدًا للخلط لصنع مواد CLSM. وقال "اعتمادًا على الاحتياجات المحددة لوحدة الطلب، يمكن تعديل محتوى كل مكون مادي للحصول على منتج يلبي متطلبات الاستخدام".

قام فريق البحث بتطوير عملية لإنشاء مواد CLSM باستخدام الحمأة والرماد المأخوذة مباشرة من مصادر الانبعاثات إلى المختبر واستخدامها مباشرة دون معالجة إضافية.

وقال الأستاذ المشارك فوك إنه اعتمادًا على الظروف المحددة، يمكن خلطه مباشرة بالرطوبة أو خلطه جافًا (يجب تجفيف المواد قبل الاستخدام). بالنسبة لمواد CLSM المستخدمة في مكبات النفايات، اختارت المجموعة طريقة الخلط الرطب لتوفير تكاليف المعالجة.

بعد العديد من الاختبارات المعملية والتقييمات والتعديلات، قام الفريق بتحسين الصيغة لجعل المنتج يلبي متطلبات الاستخدام. وهذه أيضًا هي الخطوة الأكثر صعوبة وتستغرق وقتًا طويلاً، وتتطلب حسابات التصميم والخلط. وكان على الفريق اختبار المنتج مرارا وتكرارا لأنه في كل مرة يقومون فيها بتعديل كمية صغيرة من أحد المكونات، كانت خصائص المنتج تتغير بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، فإن طريقة الخلط وطريقة العملية، ونوع المعدات المستخدمة تؤثر أيضًا بشكل كبير على نتائج البحث.

وبالمقارنة مع مواد حشو الرمل التقليدية، قال الأستاذ المشارك فوك إن هاتين الطريقتين مختلفتان تمامًا. عند ملئها بالرمل العادي، فإنها تعتمد على طاقة التدحرج لضغط المادة إلى كثافة التصميم قبل القبول. CLSM عبارة عن مادة منخفضة القوة يتم التحكم فيها، مثل نوع من الخرسانة المصممة بخصائص تخدم أغراضًا مختلفة، مما يعني أنه يمكن تعديلها بالكامل وفقًا لمتطلبات الاستخدام. كلما ارتفعت متطلبات الجودة، كلما ارتفعت تكاليف الإنتاج.

وتتمتع هذه المادة بإمكانات كبيرة في التطبيقات العملية لمكبات النفايات، ومع ذلك، قال الأستاذ المشارك فوك إنه من أجل أن نتمكن من وضعها في الاستخدام الجماعي كمواد شائعة لمكبات النفايات، فمن الضروري تحليل تكاليف الإنتاج الفعلية وتقييم التأثيرات البيئية طويلة الأجل. وقال "إن هناك حاجة إلى معايير وأنظمة محددة بشأن المتطلبات الفنية للبناء والقبول المنفصل". بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون مصدر مواد الحمأة والرماد المتطاير مصدر تجميع مستقر من حيث الجودة، مما يوفر احتياطيات كبيرة لنطاق الإنتاج الصناعي ليكون له أساس للتطبيق العملي.

وقد حظي بحث الفريق بتقدير كبير وتم نشر مكب نفايات تجريبي في مقر محطة معالجة المياه في تايبيه. وقد أظهرت التقييمات الأولية التي أجريت مباشرة بعد التنفيذ مدى قابلية تطبيق شكل المادة المصممة. ويقوم فريق البحث بمراقبة وأخذ عينات بشكل دوري لتتبع الأداء الطويل الأمد لهذه المادة لتحسين أساليب التصميم وطرق البناء لمواد CLSM.

لقد أجريت بعض الدراسات في البلاد حول استخدام الرماد المتطاير والطين كمواد حشو، ولكن لم يتم نشر الكثير منها في أوراق علمية. لتطبيق ذلك في فيتنام، من الضروري تطوير مجموعة من المعايير الفنية كأساس لحساب المعايير المادية، والتي سيتم تضمينها في مشاريع الجسور والطرق باستخدام رأس مال الموازنة العامة للدولة.

علاوة على ذلك، يجب أن يضمن مصدر المواد الخام الاستقرار والاستمرارية لتنفيذ المشاريع واسعة النطاق. يمكن للرماد المتطاير تلبية الطلب، ولكن وفقًا للأستاذ المساعد فوك، من الصعب تلبية الطلب على الحمأة لأن أنظمة معالجة المياه تحتاج فقط إلى التجريف مرة واحدة كل 1-2 سنة. وقال إن هذه المشكلة يمكن حلها من خلال البحث في استخدام موارد أخرى لتحل محل الحمأة أو تغيير الصيغة لزيادة أو تقليل نسبة المواد الخام مع الاستمرار في تلبية المتطلبات. وقال الأستاذ المشارك فوك: "في الوقت الحالي، هناك شركات إنشاء مرور اقترحت إجراء مشاريع تجريبية على نطاق صغير، ثم اقترحت وضع المعايير الفنية وتقييمات الأثر البيئي وإجراءات أخرى للتنفيذ الجماعي".

ها آن