Außerordentlicher Professor Huynh Trong Phuoc (35 Jahre) wurde gerade mit dem Golden Globe Award 2023 für seine herausragenden Leistungen im Bereich der wissenschaftlichen Forschung und Ausbildung ausgezeichnet, wobei die Herstellung von Materialien aus Klärschlamm eines der herausragendsten Projekte ist.

Außerordentlicher Professor Phuoc sagte, die Forschung sei während seiner Doktorarbeit vor sieben Jahren an der National Taiwan University of Science and Technology durchgeführt worden. Damals gab ein Abwasseraufbereitungsunternehmen in Taipeh eine Studie in Auftrag, um den in der Fabrik vorhandenen Schlamm als Material für eine interne Mülldeponie auf dem Campus zu verwenden.

Dr. Phuoc und sein Forschungsteam haben eine Formel zum Mischen von Sediment mit Flugasche und einer kleinen Menge Zement und anderen Zusatzstoffen entwickelt, um kontrolliertes Material mit geringer Festigkeit (CLSM) herzustellen. Der hinzugefügte Zement und die Zusatzstoffe schaffen eine günstige Umgebung für die chemischen Reaktionen von Flugasche und Sediment, wodurch ein CLSM-Material mit Tragfähigkeit entsteht.

Er sagte, dass der Schlamm in Kläranlagen einen ziemlich hohen Gehalt an Siliziumdioxid (SiO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) enthalte, was der Zusammensetzung der Flugasche in Kohlekraftwerken ähnele. Die Dichte und Partikelzusammensetzung dieser beiden Materialien unterscheiden sich nicht wesentlich, sodass sie sich sehr gut zum Mischen zur Herstellung von CLSM-Materialien eignen. „Je nach den spezifischen Anforderungen der bestellenden Einheit kann der Inhalt jeder Materialkomponente angepasst werden, um ein Produkt zu erhalten, das den Nutzungsanforderungen entspricht“, sagte er.

Das Forschungsteam hat ein Verfahren zur Herstellung von CLSM-Materialien unter Verwendung von Schlamm und Asche entwickelt, die direkt von Emissionsquellen ins Labor gebracht und ohne weitere Verarbeitung direkt verwendet werden.

Außerordentlicher Professor Phuoc sagte, dass es je nach den spezifischen Bedingungen direkt mit Feuchtigkeit gemischt oder trocken gemischt werden kann (die Materialien müssen vor der Verwendung getrocknet werden). Für CLSM-Materialien, die auf Deponien verwendet werden, entschied sich die Gruppe für das Nassmischverfahren, um Verarbeitungskosten zu sparen.

Nach zahlreichen Labortests, Auswertungen und Anpassungen optimierte das Team die Formel, damit das Produkt den Nutzungsanforderungen entspricht. Dies ist zugleich der schwierigste und zeitaufwendigste Schritt, da Konstruktionsberechnungen und Mischvorgänge erforderlich sind. Das Team musste es immer wieder testen, denn jedes Mal, wenn sie eine kleine Menge einer Zutat anpassten, änderten sich die Eigenschaften des Produkts dramatisch. Darüber hinaus haben auch die Mischmethode und der Mischprozess sowie die Art der verwendeten Geräte großen Einfluss auf die Forschungsergebnisse.

Im Vergleich zu herkömmlichen Sandfüllmaterialien seien dies zwei völlig unterschiedliche Methoden, sagte Associate Professor Phuoc. Beim Befüllen mit normalem Sand wird das Material vor der Abnahme durch Walzenergie auf die gewünschte Dichte verdichtet. CLSM ist ein kontrolliertes Material mit geringer Festigkeit, ähnlich einer Art Beton, dessen Eigenschaften für unterschiedliche Zwecke entwickelt wurden, sodass es vollständig an die jeweiligen Nutzungsanforderungen angepasst werden kann. Je höher die Qualitätsanforderungen, desto höher sind auch die Produktionskosten.

Das Material hat großes Potenzial für die praktische Anwendung auf Mülldeponien. Allerdings sagte Außerordentlicher Professor Phuoc, dass es für eine massenhafte Verwendung als gängiges Deponiematerial notwendig sei, die tatsächlichen Produktionskosten zu analysieren und die langfristigen Auswirkungen auf die Umwelt abzuschätzen. „Es braucht konkrete Normen und Vorschriften zu den technischen Anforderungen an den Bau und die gesonderte Abnahme“, sagte er. Darüber hinaus muss die Quelle der Schlamm- und Flugaschematerialien hinsichtlich der Qualität eine stabile Sammelquelle sein, die große Reserven für den industriellen Produktionsmaßstab bietet, um eine Grundlage für die praktische Anwendung zu schaffen.

Die Forschung des Teams wurde sehr geschätzt und auf dem Gelände einer Wasseraufbereitungsanlage in Taipeh wurde eine Testdeponie eingerichtet. Erste Auswertungen unmittelbar nach der Umsetzung haben die hohe Anwendbarkeit der konzipierten Materialform gezeigt. Das Forschungsteam führt regelmäßig Überwachungen und Probenentnahmen durch, um die langfristige Leistung dieses Materials zu verfolgen und so die Design- und Konstruktionsmethoden für CLSM-Materialien zu optimieren.

Es gibt im Land einige Studien zur Verwendung von Flugasche und Schlamm als Füllmaterial, aber nicht viele davon wurden in wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht. Um in Vietnam Anwendung zu finden, ist die Entwicklung eines Satzes technischer Standards als Grundlage für die Berechnung von Materialnormen erforderlich, die bei Brücken- und Straßenbauprojekten mit Mitteln aus dem Staatshaushalt berücksichtigt werden müssen.

Darüber hinaus muss die Rohstoffquelle Stabilität und Kontinuität gewährleisten, um Großprojekte durchführen zu können. Der Bedarf kann mit Flugasche gedeckt werden, doch laut Associate Professor Phuoc ist es schwierig, den Bedarf an Schlamm zu decken, da Wasseraufbereitungssysteme nur alle ein bis zwei Jahre ausgebaggert werden müssen. Er sagte, dass dieses Problem gelöst werden könne, indem man die Verwendung anderer Ressourcen als Ersatz für den Schlamm erforsche oder die Formel ändere, um den Anteil der Rohstoffe zu erhöhen oder zu verringern und gleichzeitig die Anforderungen zu erfüllen. „Derzeit haben einige Verkehrsbauunternehmen vorgeschlagen, Pilotprojekte im kleinen Maßstab durchzuführen und anschließend technische Standards, Umweltverträglichkeitsprüfungen und andere Verfahren für eine Massenumsetzung festzulegen“, sagte außerordentlicher Professor Phuoc.

Ha An