طريقة لتحويل ركام البناء إلى إسمنت عالي القوة

الإسمنت المعاد تدويره يتمتع بقوة مماثلة لنظيره البورتلاندي التقليدي (جامعة برينستون)

نجح مهندسون من جامعتيْ برينستون الأميركية وساو باولو البرازيلية في تطوير طريقة مبتكرة لإعادة تدوير مخلّفات البناء، مما يتيح إنتاج إسمنت مستدام منخفض الكربون دون التأثير على قوته ومتانته.

وأوضح الباحثون في النتائج التي نُشرت، الجمعة، بدورية «ACS Sustainable Chemistry & Engineering»، أن هذه الطريقة الجديدة تفتح آفاقاً واسعة لاستخدام مخلفات البناء والهدم، التي تُشكّل جزءاً كبيراً من النفايات الناتجة عن قطاع الإنشاءات.

وفي الولايات المتحدة وحدها، تجاوزت كمية مخلفات البناء والهدم في عام 2018 ضِعف حجم النفايات المنزلية. وعادةً ما ينتهي المطاف بهذه المخلفات في مكبّات النفايات أو تُستخدم في تطبيقات منخفضة الجودة، مثل رصف الطرق. لكن التقنية الجديدة تتيح إعادة تدوير الإسمنت المستخرج من المخلفات؛ لاستخدامه في تطبيقات عالية الجودة.

ووفق الباحثين، يعتمد النهج الجديد على إعادة تنشيط الإسمنت المستخرج من المخلفات عبر التسخين، وبعد طحن الخرسانة المهملة إلى مسحوق ناعم، يجري تسخينها عند 500 درجة مئوية، وهي حرارة كافية لإعادة تنشيط خصائص الإسمنت كمادة رابطة، دون أن تؤدي لتحلل كربونات الكالسيوم، مما يقلل انبعاثات الكربون.

إلا أن الإسمنت المُعاد تدويره وحده قد يواجه بعض التحديات، مثل زيادة المسامية وانخفاض القوة بسبب ارتفاع امتصاصه للماء.

ولتجاوز ذلك، أضاف الباحثون كميات صغيرة من الإسمنت البورتلاندي المطحون بدقة أو الحجر الجيري، مما عزّز قوة المادة وجعلها متوافقة مع معايير صناعة البناء.

وأظهرت النتائج أن الخلطات التي تحتوي على ما يصل إلى 80 في المائة من هذا الإسمنت المعاد تدويره تتمتع بقوة مماثلة للإسمنت البورتلاندي التقليدي، مع تقليل كبير في انبعاثات الكربون.

ويُعد الإسمنت البورتلاندي المكوّن الرئيسي في صناعة الخرسانة، لكنه مسؤول عن نحو 8 في المائة من الانبعاثات العالمية بسبب كثافة الكربون العالية في إنتاجه، وفق الباحثين.

وتُقدَّر انبعاثات الكربون الناتجة عن الإسمنت المعاد تدويره بين 198 و320 كجم من ثاني أكسيد الكربون لكل طن متري؛ أي أقل بنسبة تصل إلى 40 في المائة، مقارنة بالإسمنت منخفض الكربون التجاري.

دعم الاقتصاد الدائري

ووفق الباحثين، فإن هذه التقنية تدعم الاقتصاد الدائري في قطاع البناء، حيث يمكن إعادة استخدام مواد البنية التحتية المهدمة في مشاريع جديدة، مما يقلل الاعتماد على الموارد الطبيعية الخام.

وعلى الرغم من الفوائد الكبيرة لهذه التقنية، يواجه تطبيقها الواسع بعض العقبات، مثل الحاجة لتحسين أنظمة فرز ومعالجة مخلفات الهدم، وتحديث القوانين والمعايير الخاصة بالبناء لتشمل متطلبات قائمة على الأداء، بدلًا من الاعتماد على تركيبات إسمنتية محددة.

وخلص الباحثون إلى أن بعض الدول الأوروبية وأميركا اللاتينية بدأت بالفعل تبنّي معايير جديدة تركز على الأداء، بدلًا من التركيب الكيميائي، مما يفتح المجال أمام هذا الابتكار ليُصبح جزءاً أساسياً من مستقبل البناء المستدام.