به سرپرستی محقق ایرانی تحقق یافت؛

تولید بتن از ضایعات غذاهای دریایی

محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن و آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام به سرپرستی محقق ایران خود نانوبلورها و نانوالیاف کیتین، دومین پلیمر زیستی فراوان در طبیعت را از پوسته های ضایعات میگو ایجاد کردند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اردبیل؛ قرار دادن نانوذرات از پوسته میگو در خمیر سیمان، این ماده را به میزان قابل توجهی قوی تر کرد - نوآوری که می تواند منجر به کاهش ضایعات غذاهای دریایی و انتشار کربن کمتر از تولید بتن شود.

 

تیمی از محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن و آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام با گزارشی در ژورنال  Cement and Concrete Composites، نانوبلورها و نانوالیاف کیتین، دومین پلیمر زیستی فراوان در طبیعت را از پوسته های ضایعات میگو ایجاد کردند. وقتی این تکه‌های ریز کیتین، که حدود ۱۰۰۰ برابر کوچک‌تر از موی انسان است، به خمیر سیمان اضافه شد، ماده حاصل تا ۴۰ درصد قوی‌تر شد. زمان تعیین شده برای سیمان یا مدت زمان سخت شدن آن نیز بیش از یک ساعت به تعویق افتاد که خاصیت مطلوبی برای حمل و نقل طولانی مدت و بتن کاری در هوای گرم است.

 

سمیه نصیری، دانشیار دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، که این تحقیق را در WSU رهبری می کند، گفت: صنعت بتن برای کاهش انتشار کربن خود از تولید سیمان تحت فشار است. با توسعه این افزودنی‌های جدید که مقاومت بتن را افزایش می‌دهند، می‌توانیم به کاهش میزان سیمان مورد نیاز و کاهش انتشار کربن بتن کمک کنیم.

بتن در سراسر جهان در زیرساخت های حیاتی مانند ساختمان، پل ها و جاده ها استفاده می شود. این ماده بعد از آب بیشترین استفاده را در روی زمین دارد. تولید سیمان کربن فشرده است و برای رسیدن به دمای بالا (1500 درجه سانتیگراد) نیاز به استفاده از سوخت های فسیلی دارد. سنگ آهک مورد استفاده در تولید آن نیز از طریق تجزیه می شود که دی اکسید کربن اضافی تولید می کند. تولید سیمان حدود 15 درصد از انرژی مصرفی صنعتی و حدود 5 درصد از کل انتشار گازهای گلخانه ای در سراسر جهان را شامل می شود. نصیری می گوید: مصرف زیاد این ماده تا حدی ناشی از چالش دوام است - بتن به راحتی ترک می خورد و باید مرتباً تعمیر یا جایگزین شود.

 

در این میان، ضایعات غذاهای دریایی یک مشکل مهم برای صنعت ماهیگیری است که سالانه بین 6 تا 8 میلیون پوند زباله در سراسر جهان تولید می کند.

محققان می گویند: بیشتر این زباله‌ها به دریا ریخته می‌شوند.

 

در دنیای کنونی، در مواجهه با تغییرات آب و هوایی از طریق اقتصاد دایره ای، ما می خواهیم تا حد امکان از مواد زاید استفاده کنیم. ضایعات یک نفر گنج شخص دیگری است.

 

محققان برای بهبود بتن با پلیمر زیستی مشابه، سلولز، کار کرده اند. گاهی اوقات افزودنی های سلولزی به بتن کمک می کند و گاهی اوقات نه. محققان در مورد دلیل آن متعجب بودند.

 

تیم WSU در کار خود، مواد کیتین را در مقیاس نانو مطالعه کردند. پوسته های خرچنگ، میگو و خرچنگ از حدود 20 تا 30 درصد کیتین تشکیل شده است که بیشتر آن کربنات کلسیم است که یک افزودنی مفید دیگر برای سیمان است. در مقایسه با سلولز، کیتین در مقیاس مولکولی مجموعه‌ای از اتم‌ها - یک گروه عملکردی - دارد که به محققان اجازه می‌دهد بار روی سطح مولکول‌ها و در نتیجه نحوه رفتار آنها در دوغاب سیمان را کنترل کنند.

 

توانایی کنترل بار روی سطح قطعه مهمی برای کنترل عملکرد آنها در سیمان است. ما می توانیم این کار را به سادگی روی کیتین انجام دهیم، زیرا گروه کربوکسیلی که در پلیمر کیتین قرار دارد.

 

موفقیت در تقویت خمیر سیمان به نحوه معلق شدن ذرات در داخل دوغاب سیمان و نحوه تعامل آنها با ذرات سیمان مربوط می شود.

 

نانوذرات کیتین به اندازه کافی ذرات سیمان منفرد را دفع می‌کنند به طوری که خواص هیدراتاسیون ذرات سیمان را در سیستم تغییر می‌دهند.

 

همانطور که نانوکریستال های فرآوری شده کیتین را به سیمان اضافه کردند، توانستند خواص آن از جمله قوام، زمان گیرش، استحکام و دوام را بهبود بخشند و هدف قرار دهند. آنها شاهد افزایش 40 درصدی مقاومت در نحوه خم شدن بتن و بهبود 12 درصدی در توانایی فشرده سازی آن بودند.

 

این اعداد بسیار قابل توجهی هستند. اگر بتوانید مقدار مصرفی خود را کاهش دهید و عملکرد مکانیکی یا عملکرد ساختاری یکسانی داشته باشید و طول عمر آن را دوبرابر کنید، در این صورت می توانید به میزان قابل توجهی انتشار کربن در محیط ساخته شده را کاهش دهید.

 

اکنون محققان امیدوارند که کار را برای شروع تولید این افزودنی در مقیاس بزرگ افزایش دهند. این تحقیق همچنین باید برای دستیابی به همان سطح پیشرفت هایی که در مقیاس خمیر سیمان در مقیاس بتن مشاهده می شود، ادامه یابد.

 

علاوه بر محققان WSU، تیم بین رشته‌ای شامل محققانی از آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام بود. این کار توسط برنامه پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته آژانس انرژی (ARPA-E) وزارت انرژی تامین شد که از پروژه‌های فناوری انرژی نوآورانه و غیرمتعارف که می‌تواند منجر به فناوری‌های مخرب شود، حمایت می‌کند.

مریم محرمی

انتهای پیام/

زمان انتشار: چهارشنبه ۱۲ مرداد ۱۴۰۱ - ۱۰:۵۸:۱۰

شناسه خبر: 102372

مطالب مرتبط :
بتن

با همکاری دانشمندان ایرانی تحقق یافت؛

جاده اقتصاد دایره ای با لاستیک تایرهای بازیافتی هموار شده است

مهندسان راهی برای جایگزینی سنگدانه های معمولی در بتن مانند شن و سنگ خرد شده با لاستیک تایر های دور ریخته شده که مطابق با قوانین ساختمانی است، کشف کرده اند.

بتن هوشمند

مجموعه ما «از» دارد ولی «تا» ندارد؛

بتن هوشمند و بتن پارچه‌ای؛ ابتکارات جدید جهرمی‌ها

جمعی از مهندسان جهرمی با نیازسنجی جامعه، آستین همت بالا زدند و در کنار بسیج و در سال تولید، دانش بنیان، اشتغال آفرین گامهای بزرگی برداشتند.

گوشی هوشمند

اپلیکیشن گوشی هوشمند خطر ژنتیکی شما را برای بیماری قلبی محاسبه می کند

یک تیم تحقیقاتی اسکریپس با همکاری محقق ایرانی خود اپلیکیشنی برای گوشی‌های هوشمند ایجاد کردند که می‌تواند خطر ژنتیکی کاربران برای بیماری عروق کرونر (CAD ) را محاسبه کند

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب