يهدف البحث إلى تقليل انبعاثات الكربون عن طريق إبقاء الكربون المخزن في الخشب داخل منتجات تدوم أطول بدلًا من حرق نشارة الخشب. طوّر فريق في كرسي علوم مواد الخشب بجامعة ETH Zurich وبالتعاون مع Empa عملية تحول نشارة الخشب إلى مركب صلب قابل لإعادة التدوير باستخدام ستروفايت البلورية (فوسفات أمونيوم مغنسيوم).
المشكلة التقنية كانت دمج بلورات الستروفايت مع جزيئات الخشب، فاستُخدم إنزيم مستخرج من بذور البطيخ للتحكم في تبلور الستروفايت من معلق مائي للمادة السابقة نيوبيرايت. يساعد الإنزيم على تكوّن بلورات كبيرة تملأ الفراغات بين حبيبات النشارة وتربطها ميكانيكيًا. تُضغط الخلطة لمدة يومين ثم تُخرج من القالب وتُجفف في درجة حرارة الغرفة.
تزيد الستروفايت من مقاومة الحريق لأنها تتحلل عند التسخين مطلقة بخار الماء والأمونيا، ما يمتص الحرارة ويحدث تأثير تبريد، والغازات المنبعثة غير قابلة للاشتعال وتزاحم الهواء فتُعيق انتشار اللهب وتسرّع تكون طبقة متفحمة واقية. في اختبار بمقياس مخروط الاحتراق بجامعة البوليتكنيك في تورينو، اشتعل التنوب غير المعالج بعد نحو 15 ثانية، بينما احتاج مركب النشارة مع الستروفايت أكثر من ثلاثة أضعاف ذلك الزمن.
تشير التقديرات الأولية إلى أن لوح نشارة الخشب مع الستروفايت قد يصل إلى فئة حماية مماثلة للألواح المربوطة بالأسمنت، لكن مع رابطة تشكل نحو 40% من الوزن وتكون أخف بكثير من الألواح التي تحتوي على 60 إلى 70% أسمنت. المركب سهل إعادة التدوير: يُطحن ثم يُسخن إلى ما يزيد قليلاً عن 100°C (212°F) لتحرير الأمونيا وفصل النشارة بالنخل، وبعد إذابة وإعادة ترسيب نيوبيرايت تُعاد استخدام المادة الرابطة. كما يمكن استعمال الستروفايت كسماد بطيء الإطلاق. الخطوات القادمة تشمل تحسين العملية وتوسيع الإنتاج، بينما يعتمد الانتشار على تكلفة المادة الرابطة مع إمكانية استخدام رواسب ستروفايت من محطات معالجة مياه الصرف كمادة خام. نُشر البحث في Chem Circularity والمصدر ETH Zurich.
- تخفيض الانبعاثات عن طريق حفظ الكربون.
- إنزيم بذور البطيخ يحسّن تبلور الستروفايت.
- إمكانية إعادة استخدام الرابطة بعد التسخين.
كلمات صعبة
- انبعاث — خروج غازات من عملية صناعية أو احتراقانبعاثات
- ستروفايت — مادة كيميائية بلورية تستخدم كرابط ومثبط نارالستروفايت
- تبلور — تكوّن بلورات من مادة سائلة أو معلق
- إنزيم — بروتين يسرع تفاعلات كيميائية بيولوجية
- نيوبيرايت — مادة أولية في تشكيل الستروفايت
- رابطة — مادة تربط أجزاء المركب ماديًا أو كيميائيًاالمادة الرابطة
- إعادة التدوير — تحويل مادة مستخدمة لاستخدام جديد
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- ما الفوائد البيئية لاستخدام مركب النشارة مع الستروفايت بدلاً من حرق النشارة؟ اذكر سببين مدعومين بمقتطفات من النص.
- ما العوائق الاقتصادية أو اللوجستية التي قد تواجه توسيع إنتاج هذا المركب؟ استند إلى معلومات النص مثل تكلفة المادة الرابطة أو مصادرها.
- كيف قد يؤثر قابلية إعادة التدوير للمركب على اختيار المواد في صناعة البناء؟ قدم أمثلة أو أسبابًا تستند إلى وصف إعادة التدوير في النص.
