นักวิจัยเปลี่ยนขยะเป็น “ปูนทนไฟ” ทนความร้อน 800°C หวังลดคาร์บอนวงการก่อสร้าง
เมื่อขยะจากโรงงานและเศษอิฐจากอาคารที่ถูกรื้อทิ้ง อาจไม่ได้ไร้ค่าอีกต่อไป นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเคานาส (Kaunas University of Technology (KTU)) ประเทศลิทัวเนีย พัฒนาปูนมอร์ต้าร์จีโอพอลิเมอร์ที่ผลิตจากวัสดุเหลือทิ้ง และสามารถทนความร้อนได้สูงถึง 800 องศาเซลเซียส โดยจากการทดสอบพบว่าวัสดุยังคงรักษาความแข็งแรงไว้ได้ในระดับสูงหลังผ่านความร้อน
หัวใจสำคัญของงานวิจัยคือการนำเศษวัสดุจากอุตสาหกรรมและงานรื้อถอน เช่น เศษแก้ว บล็อกคอนกรีต และกากอิฐดินเผา มาผ่านกระบวนการบดละเอียด ก่อนทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลน์จนเกิดเป็นวัสดุประสานชนิด “จีโอพอลิเมอร์” (Geopolymer) ซึ่งไม่ต้องพึ่งพาปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แบบดั้งเดิม
แนวคิดดังกล่าวต้องการแก้ปัญหาสองด้านไปพร้อมกัน ทั้งการเพิ่มความสามารถในการรับมือกับไฟของวัสดุก่อสร้าง และการลดปริมาณขยะที่ต้องนำไปทิ้งในหลุมฝังกลบ โดยกระบวนการผลิตยังหลีกเลี่ยงการใช้ความร้อนสูงในการเผาวัตถุดิบ ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญของการผลิตซีเมนต์ทั่วไป
เหตุผลที่วัสดุชนิดนี้น่าสนใจเป็นพิเศษ
อยู่ที่พฤติกรรมเมื่อเจอกับความร้อนสูง เพราะคอนกรีตซีเมนต์ทั่วไปมีน้ำอยู่ภายในโครงสร้าง เมื่อเกิดไฟไหม้ น้ำดังกล่าวสามารถเปลี่ยนเป็นไอน้ำและสร้างแรงดันภายใน จนเกิดการกะเทาะหลุดร่อนหรือ Spalling รวมถึงการแตกร้าวที่อาจส่งผลต่อความมั่นคงของโครงสร้าง แต่สำหรับปูนมอร์ต้าร์จีโอพอลิเมอร์จากงานวิจัยนี้ การทดสอบที่อุณหภูมิสูงถึง 800°C กลับไม่พบการแตกร้าวหรือการกะเทาะในลักษณะเดียวกัน โดยโครงสร้างระดับนาโนของวัสดุเปิดช่องให้ไอน้ำสามารถระบายออกได้ ช่วยลดแรงดันสะสมภายในเนื้อวัสดุ
นอกจากนี้ เมื่อได้รับความร้อนสูง สารประกอบอะลูมิโนซิลิเกตที่อยู่ในวัสดุประเภทเซรามิกและแก้วยังสามารถเกิดกระบวนการ Sintering หรือการหลอมประสานในระดับโมเลกุล ส่งผลให้โครงสร้างภายในเกิดการยึดประสานใหม่ และช่วยให้วัสดุยังคงรักษาความแข็งแรงเชิงกลไว้ได้มากกว่า 70-80% ของความแข็งแรงเดิม ตามข้อมูลที่ระบุในงานวิจัย
งานวิจัยนำโดย ดร. Danutė Vaičiukynienė
ซึ่งศึกษาการนำวัสดุก่อสร้างเหลือทิ้งในท้องถิ่นมาใช้เป็นส่วนประกอบของวัสดุทนไฟ โดยมีเป้าหมายทั้งด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม เนื่องจากอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์แบบดั้งเดิมมีส่วนเกี่ยวข้องกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระดับสูง
หากเทคโนโลยีสามารถพัฒนาต่อยอดสู่การใช้งานจริงได้ วัสดุชนิดนี้มีศักยภาพสำหรับโครงสร้างที่ต้องการความทนทานต่อความร้อน เช่น
- ผนังและโครงสร้างอุโมงค์
- อาคารสูง
- ปล่องไฟโรงงานอุตสาหกรรม
- พื้นที่จัดเก็บเอกสารสำคัญ
- ห้องเก็บอุปกรณ์ที่ต้องการกา
- ป้องกันจากเพลิงไหม้
ในกรณีเกิดเพลิงไหม้ วัสดุที่สามารถรักษาความแข็งแรงไว้ได้ในอุณหภูมิสูง อาจช่วยชะลอการเสื่อมสภาพของโครงสร้าง ทำให้ผู้ประสบภัยและเจ้าหน้าที่มีเวลาในการอพยพและกู้ภัยมากขึ้น อีกด้านหนึ่ง การใช้เศษวัสดุเหลือทิ้งเป็นวัตถุดิบหลักยังเปิดโอกาสให้ภาคก่อสร้างนำวัสดุที่เคยถูกมองว่าเป็นขยะกลับมาใช้ประโยชน์อีกครั้ง ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดการรีไซเคิลและการใช้ทรัพยากรแบบหมุนเวียน
ปูนมอร์ต้าร์จีโอพอลิเมอร์จากงานวิจัยของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเคานาส แสดงให้เห็นแนวทางใหม่ในการนำ ขยะอุตสาหกรรมและวัสดุก่อสร้างจากการรื้อถอน กลับมาเป็นวัสดุทนไฟ โดยผลการทดสอบระบุว่าสามารถรับความร้อนได้สูงถึง 800°C และยังรักษาความแข็งแรงไว้ได้มากกว่า 70-80% ของเดิม
tags : techxplore
