رمل يقلل الإسمنت في الخرسانة

[القاهرة] طور باحثون بالسعودية تقنيةً جديدةً يمكنها تحويل الرمال الناعمة إلى حبيبات أكثر خشونة، تصلح للاستخدام في عمل الخرسانة.

مطورو التقنية بمختبر خورخي جاسكون في ‘جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية’ (كاوست)، يقولون إنها ستقلل من الحاجة إلى الإسمنت وعمليات النقل المرتبطة به، ما يخفض من البصمة الكربونية لتصنيع الإسمنت بمقدار النصف أو أكثر.

لرعاية الابتكار والاستثمار فيه، أسست (كاوست) شركة ناشئة تعمل حاليًّا مع شركاء البناء الرئيسيين في المملكة العربية، على اختبار التقنية ونشرها تجاريًّا؛ بهدف دخول السوق العالمية لمجمعات البناء.

عن التقنية، فإن خورخي جاكسون -أستاذ العلوم الكيميائية، والمدير المشارك بمركز الحفز الكيميائي في الجامعة- يقول إنها “تقوم على تطبيق تعديل على سطح الرمال يزيد من حجم حبيباتها وخشونتها، وينشط تفاعُل الرمل مع الإسمنت”.

عملية التعديل هذه تعمل على تحسين جودة الخرسانة وتقليل الحاجة إلى الإسمنت الذي ينبعث من تصنيعه ثاني أكسيد الكربون، وبذلك يتخلص من تكاليف النقل والانبعاثات المرتبطة بها.

واختُبرت تلك التقنية على رمال مختلفة من شبه الجزيرة العربية ودول أخرى (مثل ألمانيا)، ونجحت حتى الآن في كل مرة، وصارت أكثر متانةً واستقرارًا، لكن جاسكون يؤكد أن هذا لا يعني أنها ستعمل مع كل أنواع الرمال الناعمة، بل يجب اختبار كل حالة على حدة.

ويتوقع جاسكون أن تكون التقنية فعالةً مع مختلِف أنواع الرمل الناعم، مشيرًا إلى أن “كمية الرمال الناعمة في المنطقة العربية تفوق كمية الرمال المناسبة للبناء بكثير”، مما يفتح آفاقًا جديدةً لصناعة البناء المستدام بالإقليم.

والرمال المناسبة للبناء هي ذات الحبيبات الخشنة، ولها عدة مصادر، لعل الأسوأ بينها تلك المستخرجة من تجريف قيعان الأنهار، ما يدمر موائل كائناتها الحية،  فضلًا عن نقلها لآلاف الأميال، ما يزيد من تكلفة الكربون المرتبطة بالنقل.

وإلى جانب الماء تشير تقديرات برنامج الأمم المتحدة للبيئة إلى أن الرمال أكثر مورد طبيعي يُستهلك، ويجب إدارتها بحكمة، يُستخدم نحو 50 مليار طن منها سنويًّا، وهذه الكمية تكفي لبناء جدار حول الأرض، عرضه 27 مترًا وارتفاعه 27 مترًا.

ويشير جاسكون إلى أن “5% فقط من رمال العالم تُعد مناسبةً لعمل الخرسانة، مما يجعل هذه التقنية الجديدة أمرًا حيويًّا”.

يقول جاسكون لشبكة SciDev.Net: “أظهرت الاختبارات التي أُجريت في مختبرات بالسعودية وألمانيا تحسيناتٍ كبيرةً جدًّا في قوة الخرسانة بعد معالجة الرمال الناعمة بالتقنية الجديدة”.

“التقنية الجديدة أكسبت الرمال الناعمة مواصفات تؤهلها للاستخدام في إنتاج خرسانة البناء، فبالمقارنة مع الرمال غير المعالَجة بالتقنية الجديدة، تحسنت قوة الخرسانة بنسبة تزيد على 60%”.

ويضيف جاسكون: “باستخدام رملنا المعدل، يمكننا تحضير خلطات خرسانية ذات قوة تتراوح من 20 إلى 100 ميجابسكال وفق تركيبة الخليط، كما أظهرت اختبارات المتانة انخفاضًا شديدًا في امتصاص الماء والكلور ونفاذيته، وفي جميع الحالات أقل بكثير من العتبات القياسية.

ما توصل إليه الباحثون في كاوست نال إشادة أستاذ هندسة التشييد بالجامعة الأمريكية في القاهرة، محمد نجيب أبو زيد.

 وتوقع: “هذه التقنية ستوفر لنا مصدرًا جديدًا نحتاج إليه في صناعة البناء، التي يُتوقع أن يزيد الطلب عليها بسبب الزيادة السكانية، وتوسع المناطق الحضرية”، لكنه يرى أن الفائدة الأكبر لهذه التقنية ستكون في الجانب الاقتصادي قبل البيئي.

يقول أبو زيد لشبكة SciDev.Net: “تحويل الرمال الناعمة إلى حبيبات خشنة من المؤكد أنه سيتم عبر عمليات تستهلك طاقة وتولد انبعاثات كربونية”.

ويستطرد: “من المؤكد أنها ستكون أقل من الانبعاثات الناتجة عن صناعة الأسمنت، والمسؤولة عن 8% من الانبعاثات العالمية، لكن يجب تأكيد أن التقنية لن تخلِّصنا نهائيًّا من الانبعاثات، كما لن تخلِّصنا نهائيًّا من الأسمنت، إذ ستظل هناك حاجة إليه، وإن كانت بكميات أقل، كما يؤكد الباحثون”.

يشير جاسكون إلى أن التقنية الجديدة تحول رمال الصحراء الناعمة إلى ركام خرساني جاهز بتكلفة للطن لا تزيد عن تكلفة طن الرمال المستوردة، وهذه العملية آمنة، وتتطلب القليل من الماء، ولا تترك أي منتجات ثانوية، وقد تم اختبارها على نطاق متعدد الأطنان.

ويتوقع جاسكون الإعلان عن أول المشروعات التجارية للشركة خلال الربع الأول من العام الجاري 2024.

هذا الموضوع أنتج عبر المكتب الإقليمي لموقع SciDev.Net بإقليم الشرق الأوسط وشمال أفريقيا