فوائد مذهلة لتفل القهوة تفيد الطبيعة
تاريخ النشر: 20th, May 2024 GMT
دراسة أسترالية تتوصل إلى إمكانية إنتاج خرسانة أقوى بنسبة 30% من خلال معالجة وإضافة بقايا القهوة المتفحمة إلى المزيج الشائع.
ينتج العالم كل عام كمية مذهلة تبلغ 10 مليارات كيلوغرام من نفايات القهوة على مستوى العالم، والتي ينتهي معظمها في مدافن النفايات.
غازات الدفيئة
بحسب ما نشره موقع "Science Alert" نقلًا عن دورية "Cleaner Production"، أوضح الباحث مهندس راجيف رويتشاند من معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا RMIT أن "التخلص من النفايات العضوية يشكل تحديا بيئيا لأنه ينبعث منه كميات كبيرة من غازات الدفيئة بما يشمل غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون، والتي تساهم في تغير المناخ".
الخرسانة كثيفة الموارد
مع ازدهار سوق البناء على مستوى العالم، فإن هناك أيضا طلباً متزايداً على الخرسانة كثيفة الموارد ما يتسبب في مجموعة أخرى من التحديات البيئية أيضًا.
وقال جي لي، باحث في "RMIT"، إن "الاستخراج المستمر للرمال الطبيعية في جميع أنحاء العالم - والتي يتم أخذها عادة من قيعان الأنهار وضفافها - لتلبية الطلب المتزايد بسرعة في صناعة البناء والتشييد له تأثير كبير على البيئة".
وأضاف أن "هناك تحديات حرجة وطويلة الأمد في الحفاظ على إمدادات مستدامة من الرمال بسبب الطبيعة المحدودة للموارد والآثار البيئية لاستخراج الرمال. ومن خلال نهج الاقتصاد الدائري، يمكن إبقاء النفايات العضوية خارج مكب النفايات وكذلك الحفاظ على الموارد الطبيعية مثل الرمال بشكل أفضل."
تحلل حراري
لا يمكن إضافة المنتجات العضوية مثل القهوة المطحونة مباشرة إلى الخرسانة لأنها تسرب مواد كيميائية تضعف قوة مواد البناء. لذا، باستخدام مستويات طاقة منخفضة، قام فريق الباحثين بتسخين مخلفات القهوة إلى أكثر من 350 درجة مئوية مع حرمانها من الأكسجين، فيما يسمى عملية التحلل الحراري.
يساعد التحلل الحراري على كسر الجزيئات العضوية، ما يؤدي إلى إنتاج فحم مسامي وغني بالكربون يسمى الفحم الحيوي، والذي يمكن أن يشكل روابط مع مصفوفة الأسمنت وبالتالي يدمج نفسه فيها.
أسمنت القهوة الهجين
كما حاول رويتشاند وزملاؤه باستخدام التحليل الحراري لرواسب القهوة عند درجة حرارة 500 درجة مئوية، لكن جزيئات الفحم الحيوي الناتجة لم تكن بنفس القوة.
وحذر الباحثون من أنهم ما زالوا بحاجة إلى تقييم المتانة طويلة المدى لمنتجهم الإسمنتي. إنهم يعملون الآن على اختبار كيفية أداء إسمنت القهوة الهجين في ظل دورات التجميد-الذوبان وامتصاص الماء والسحجات، والعديد من الضغوطات الأخرى.
فحم حيوي
ويعمل فريق الباحثين أيضًا على إنتاج الفحم الحيوي من مصادر النفايات العضوية الأخرى، بما يشمل الخشب ومخلفات الطعام والنفايات الزراعية.
وقال شانون كيلمارتن لينش، أحد الباحثين المشاركين في الدراسة من RMIT، إن "البحث في مراحله الأولى، ولكن هذه النتائج المثيرة تقدم طريقة مبتكرة لتقليل كمية النفايات العضوية التي تذهب إلى مكب النفايات بشكل كبير".
المصدر: بوابة الوفد
كلمات دلالية: القهوة بقايا القهوة غازات الدفيئة العالم الخرسانة فحم الفحم الحيوي النفایات العضویة
إقرأ أيضاً:
مادة “تلتهم” ثاني أكسيد الكربون.. هل تصبح أساس بناء بيوت المستقبل؟
انضم إلى قناتنا على واتساب
شمسان بوست / متابعات:
لو سألت أي مهندس عمّا يبقي المدن واقفة، فستسمع كلمة واحدة تتكرر، إنها الخرسانة، المادة الأكثر استخدامًا في البناء على الكوكب، لكنها تحمل “فاتورة كربون” ثقيلة؛ إذ ترتبط صناعة الخرسانة والأسمنت بانبعاثات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.
بل ويقدّر نصيب الخرسانة من انبعاثات هذا الغاز الضارة، بنحو قرابة 8% من الانبعاثات العالمية، وفق ما ورد في تصريحات فريق بحثي بجامعة ووستر بوليتكنك الأميركية.
وأخيرا، قدّم هؤلاء الباحثون مادة إنشائية جديدة اسمها “المادة الإنشائية الإنزيمية”، لا تَعِد فقط بتقليل الانبعاثات، بل تمتص ثاني أكسيد الكربون أثناء التصنيع وتحبسه على هيئة معادن صلبة، وتتماسك خلال ساعات بدلا من أسابيع.
الجوهر الكيميائي للفكرة مستوحى من الطبيعة، فكثير من الكائنات تبني أصدافها بتحويل الكربون الذائب إلى كربونات الكالسيوم (حجر جيري).
استعار فريق جامعة ووستر بوليتكنك المبدأ نفسه، لكن بدلا من النشاط الحيوي يستخدم إنزيما يسرّع تفاعلًا معروفًا في الكيمياء الحيوية، وهو تحويل ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء إلى “بيكربونات” أو “كربونات”، اللبنات التي تُسهِّل تكوين كربونات الكالسيوم كبلّورات صلبة.
الإنزيم المذكور في هذه الحالة هو “أنهيدراز الكربونيك”، وهو إنزيم يعتمد على الزنك ويشتهر بقدرته على تسريع ترطيب ثاني أكسيد الكربون في الماء.
إنزيم “سحري”
وتُظهر الاختبارات، التي أورد الباحثون نتائجها في دراستهم التي نشرت بدورية “ماتر”، على ملاطّات جيرية أن هذا الإنزيم يمكنه فعلا رفع سرعة تكوّن بلورات من كربونات الكالسيوم وتحسين القوة المبكرة لأن التفاعل يسير أسرع.
بعد ذلك، يستخدم الفريق تقنية تسمى “المعلّقات الشعرية”، وتتمثل في نظام ثلاثي (سائل-سائل-صلب) تُضاف إليه نُقطة من مادة غير ممتزجة لتكوين جسور شعرية بين الحبيبات، فتتشابك تلقائيا في شبكة قوية تشبه الجل.
وبحسب الدراسة، فإن كل متر مكعب من المادة الإنشائية الإنزيمية يمكن أن يحجز أكثر من 6 كيلوغرامات من ثاني أكسيد الكربون، في حين أن مترا مكعبا من الخرسانة التقليدية قد يرتبط بانبعاث نحو 330 كيلوغراما من ثاني أكسيد الكربون.
ومن ناحية القوة الميكانيكية، فإن المادة الإنشائية الإنزيمية حققت قوة ضغط في نطاق 25-28 ميغاباسكال، أي قريبة من الحد الأدنى لبعض خرسانات الاستخدام الإنشائي، مع امكانية مقاومة الماء.
تحديات ليست سهلة
هذه الأرقام واعدة، لكنها لا تُغلق النقاش، فالفرق بين “نموذج واعد” و”مادة تدخل كود البناء” يمر باختبارات طويلة للعمر التشغيلي، والتشققات، والدورات الحرارية، والتآكل الكيميائي، وسلوك المادة تحت أحمال متكررة، وهي خطوات عادة ما تكون أطول بكثير، وتطلب المزيد من البحث العلمي.
كما أن التحدي ليس علميًا فقط، بل اقتصادي وتنظيمي أيضا، فما تكلفة الإنزيم؟ وما مدى استقراره في خطوط إنتاج كبيرة؟ وكيف سيندمج في أكواد البناء الحالية؟ يتطلب ذلك أيضا المزيد من البحث.
لكن في النهاية، فإن البحث العلمي في هذا النطاق يسرّع الخطى، لحل واحدة من أكبر مشكلات الكوكب كله، وهي نفث ثاني أكسيد الكربون، والذي يتسبب في الاحتباس الحراري، بما له من أثر ضارب في العالم.
عروض وطنية وثقافية.. مدينة الزينية تحتفل بالعيد القومي للأقصر