کاهش کربن و افزایش مقاومت بتن با دستاورد دانشمند ایرانی

دانشمند ایرانی دانشگاه کانزاس، در تلاش برای ساخت ترکیب مناسب جهت کاهش میزان کربن منتشره بتن و محکم‌تر کردن آن است.

به گزارش خبرنگار علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، فریدون عطایی، دانشجوی دکترای مهندسی عمران در پژوهش جدید خود که ماه قبل در نشست پژوهش فارغ‌التحصیلان کپیتول در توپکا ارائه کرده، با افزودن محصولات جانبی سوخت‌زیستی قصد ساخت سیمان بهتر را دارد.

عطایی اظهار کرد: ایده این پژوهش استفاده از محصولات جانبی تولید اتانول زیستی برای ساخت ماده‌ای به منظور کاربرد در بتن به عنوان جایگزین موقت سیمان است. با استفاده از این مواد می‌توانیم میزان انتشار کربن ناشی از مواد بتنی را کاهش دهیم.

بتن از سه جزء اصلی سیمان پرتلند، آب و سنگدانه ساخته می‌شود. در جهان سالانه حدود هفت میلیارد متر مکعب بتن مورد استفاده بوده که این ماده را به پرمصرف‌ترین ماده پس از آب تبدیل کرده است. اگرچه ساخت بتن نسبت به ساخت فولاد یا سایر مواد ساختمان‌سازی کمتر انرژی‌بر بوده، اما استفاده از این ماده به قدری زیاد است که تولید بتن مسئول سه تا هشت درصد انتشار دی‌اکسید کربن جهان شناخته شده است.

برای کاهش انتشار دی‌اکسید کربن ناشی از تولید بتن، دانشمندان در حال بررسی مواد سازگار با محیط زیست هستند که بتوانند جایگزین بخشی از سیمان پورتلند مورد استفاده در بتن باشند. آنها با استفاده از محصولات جانبی سوخت‌های زیستی بدست آمده از استوور ذرت، کاه گندم و کاه برنج توانستند به نتیجه مورد نظر خود دست یابند.

عطایی گفت: پیش‌بینی می‌شود که تولید اتانول زیستی در آینده بدلیل پایداری آن افزایش یابد. با افزایش این محصول، میزان محصولات جانبی تولید شده نیز افزایش می‌یابد که می‌توان از آن در بتن بهره برد.

محققان بویژه بدنبال محصولا جانبی بدست آمده از اتانول سلولزی هستند که از مواد غیر قابل خوردن مانند تراشه‌های چوب، کاه گندم و یا دیگر پسمانده‌های کشاورزی بدست می‌آید.

اتانول سلولزی با اتانول زیستی سنتی متفاوت است که از ذرت و غلات برای ساخت سوخت زیستی استفاده می‌کند. محصول جانبی اتانول ذرت که دانه‌های خشک تقطیرکننده نام دارند،‌ می‌توانند برا تغذیه گاوها مورد استفاده قرار گیرند.اما محصول جانبی اتانول سلولزی موسوم به پس‌مانده با لیگنین بالا معمولا کمتر ارزشمند محسوب می‌شود.

هنگامی که محققان محصول جانبی خاکستر لیگنین بالا را به سیمان اضافه کردند، این خاکستر بطور شیمیایی با سیمان برای محکمتر کردن آن واکنش نشان داد. محققان این ماده نهایی بتن را مورد آزمایش قرار داده و دریافتند که جایگزین کردن 20 درصد سیمان با ماده سلولزی پس از سوزاندن باعث افزایش قدرت بتن تا 32 درصد می‌شود.

به گفته عطایی، کاربرد این محصول جانبی در مواد بتن و تولید سوخت زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است. اگر از این محصول در بتن برای افزایش قدرت و کیفیت آن استفاده شود، ارزش مجدد می‌یابد. اگر این محصول جانبی ارزشمند شود،‌ یک عامل مثبت برای صنعت محسوب می‌شود و می‌تواند به کاهش هزینه تولید اتانول زیستی کمک کند.

این پژوهش در مجله Materials in Civil Engineering منتشر شده است.

عطایی همچنین یکی از دانشجویان فارغ‌التحصیل دانشگاه کانزاس است که در نشست پژوهش فارغ‌التحصیلان کاپیتول 2013 برنده شده است.