استخدام نفايات الأقمشة لتعزيز قوة الأسمنت ومواد بناء فائقة التحمل.. حل بيئي مزدوج

يعمل باحثون في جامعة كاوناس للتكنولوجيا (KTU) على تطوير طرق جديدة لتحويل نفايات النسيج إلى طاقة ومواد أسمنتية عالية الأداء، مما يقدم حلولًا مستدامة لقطاعي النسيج والبناء.
لم تعد النفايات مجرد مشكلة، بل يمكن أن تصبح موردًا ثمينًا. يدرس العلماء في KTU كيفية تحويل نفايات النسيج إلى طاقة أو دمجها في إنتاج الأسمنت والخرسانة، ما يقلل التلوث البيئي ويدعم الاقتصاد الدائري ويفتح فرصًا جديدة للصناعة.
يتم إنتاج عدة مليارات من الأطنان من النفايات سنويًا في الاتحاد الأوروبي، ويعمل الاتحاد على تحديث تشريعات إدارة النفايات للتحول إلى نموذج اقتصاد دائري أكثر استدامة، يركز على تقليل النفايات عبر التصميم الذكي للمنتجات، وإعادة الاستخدام، والإصلاح، وإعادة التدوير، والاستهلاك المستدام، مع اهتمام خاص بالنسيج والبناء لما لهما من بصمة بيئية عالية.

إدارة نفايات النسيج تحديًا عالميًا

تظل إدارة نفايات النسيج تحديًا عالميًا، معظم المنتجات النسيجية يتم حرقها أو دفنها، ويعاد تدوير نسبة صغيرة فقط، في أوروبا، يتم جمع جزء محدود من الملابس المستهلكة، ونسبة قليلة تتحول إلى منتجات جديدة.
غالبًا ما يتم إعادة استخدام المواد النسيجية في منتجات منخفضة القيمة مثل القماش للتنظيف أو العزل أو الحشو، بينما تواجه إعادة تدوير الملابس الصناعية صعوبة بسبب الإضافات الكيميائية، كما تنطلق الميكروبلاستيك أثناء الغسيل والمعالجة.
أحد الاتجاهات الواعدة لإعادة الاستخدام عالية القيمة هو دمج المواد المستخرجة من النسيج في صناعات كثيفة الموارد مثل الأسمنت والخرسانة.

تقليل كمية الأسمنت التقليدي

توضح الدكتورة ريموندا كوبيليوتي من كلية التكنولوجيا الكيميائية في KTU “تساهم صناعة الأسمنت، خاصة عمليات حرق الكلنكر في الأفران الدوارة، بشكل كبير في التلوث البيئي، لذلك يسعى الباحثون جاهدين لتقليل كمية الأسمنت التقليدي في الخلطات باستخدام مواد بديلة أو إضافات”.
يعمل العلماء على تطوير استراتيجيات مبتكرة لتقليل استخدام الأسمنت البورتلاندي دون التأثير على الأداء المادي، وأحيانًا تحسينه، ما يقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
تشير الأبحاث الحديثة المنشورة في Journal of Thermal Analysis and Calorimetry إلى أن استخدام الطين المسمى smectitic calcined كبديل جزئي للأسمنت في خلطات LC3 يحقق مقاومة ضغط تنافسية، مما يعزز دور النفايات الصناعية كمادة مساعدة فعالة.
أظهرت الدراسات الأولية أن إضافة 1.5% من ألياف البوليستر المعاد تدويرها من الملابس المستهلكة يمكن أن تزيد من قوة الخرسانة بنسبة 15%–20% وتحسن مقاومتها للتجمد والذوبان بشكل كبير.

يعزز رماد النسيج القوة

يعالج النسيج الحراري عند 300°م في بيئة خاملة لإنتاج حبيبات غنية بالكربون ذات قيمة حرارية عالية، يمكن استخدامها كوقود بديل يقلل الاعتماد على الموارد الأحفورية، ومع ذلك، كما هو الحال مع الوقود الآخر، يؤدي الاحتراق إلى إنتاج رماد ثانوي.
تختلف التركيبة المعدنية والكيميائية للرماد بحسب نوع الوقود، ما يؤثر على قوة ومتانة المواد الأسمنتية.
أظهرت دراسات KTU أن رماد النسيج يمكن أن يحل محل 7.5% من الأسمنت التقليدي ويزيد مقاومة الضغط حتى 16% تحت ظروف التصلب القياسية.
تضيف الدكتورة كوبيليوتي: “هذا الحل التكنولوجي لا يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاج الأسمنت فحسب، بل يقدم أيضًا نهجًا مبتكرًا وصديقًا للبيئة لإدارة نفايات النسيج”.
ويظل إنتاج الوقود البديل من النسيج في مراحله الأولى في ليتوانيا ومناطق أخرى، لكنه يحظى باهتمام متزايد.