خرسانة سلبية الكربون.. أكثر متانة وصديقة للبيئة
تاريخ النشر: 19th, May 2024 GMT
توصل فريق بحثي من جامعة إمبريال كوليدج لندن إلى حل يمكن أن يساهم في إنتاج خرسانة سلبية الكربون، وذلك عن طريق وضع بصمة الاستدامة على واحدة من أكثر الصناعات الملوِّثة للبيئة، وهي "صناعة الإسمنت".
ومع الاعتراف بأهمية الإسمنت في العمران البشري، فإنه يساهم بشكل غير مقصود في الاحتباس الحراري بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي تحدث عندما يُستخدم الوقود الأحفوري لتسخين المنتجات التي تدخل في تصنيعه، وهي مزيج "الطين والماء والجير المكلس"، وكذلك عندما يسخن الحجر الجيري لإنتاج المادة الرابطة "الكلنكر".
وتتسبب العملية الأخيرة بالكمية الأكبر من الانبعاثات، وهي المشكلة التي أعلن الباحثون حلها في الدراسة المنشورة بدورية "رويال سوسيتي أوبن ساينس"، عن طريق استخدام معدن مشتق من "الأوليفين" أو ما يعرف بـ"الزبرجد الزيتوني" بديلا عن مادة "الكلنكر" الرابطة التي يتسبب تجهيزها بكمية كبيرة من الانبعاثات.
ويحتاج تصنيع الكلنكر" إلى عملية كيميائية عالية الحرارة تقوم على عدة خطوات هي:
أولا: تحضير المواد الخام المستخدمة في إنتاجه، وهي الحجر الجيري والطين وخام الحديد. ثانيا: سحق الطين وخام الحديد وطحنهما على شكل مسحوق ناعم، وسحق الحجر الجيري إلى قطع أصغر، وخلطه بنسب مناسبة مع المكونين الآخرين لتحقيق التركيب الكيميائي المطلوب. ثالثا: تدخل المواد الخام إلى فرن دوار، وهو عادة فرن أسطواني كبير، وداخل الفرن تتعرض المواد لحرارة شديدة تصل درجاتها إلى ما بين 1400 و1500 درجة مئوية (2552-2732 درجة فهرنهايتية). رابعا: عندما تتحرك المواد الخام عبر الفرن فإنها تخضع لسلسلة من التفاعلات الكيميائية المعقدة، والتفاعل الرئيسي هو تكوين "الكلنكر"، وهو مادة صلبة ذات جزيئات بحجم الرخام. خامسا: بعد ذلك يُبرد "الكلنكر" ويطحن إلى مسحوق ناعم مع الجبس والمواد المضافة الأخرى -مثل الرماد المتطاير أو الخبث- لإنتاج الإسمنت، وهذا الإسمنت المطحون جيدا -وهو ما نشير إليه عادة باسم "الإسمنت البورتلاندي"- هو المكون الأساسي في الخرسانة.والحل الذي توصل له فريق بحثي بقيادة الأستاذ بمركز مواد البنية التحتية بقسم الهندسة المدنية والبيئية بجامعة إمبريال كوليدج لندن "كريستوفر تشيزمان"، هو استخدام معدن "النسكويهونيت" المشتق من الأوليفين بديلا عن "الكلنكر"، مما يساعد على تقليل الأثر البيئي لإنتاج الإسمنت. (انظر الفيديو)
كيف يُجهز "النسكويهونيت"؟والنسكويهونيت عبارة عن معدن كربونات المغنيسيوم الصلبة الذي يتشكل عادة كمعدن ثانوي في البيئات الغنية بالمغنيسيوم، وغالبا ما يرتبط بالصخور الغنية بالأوليفين.
ويتكون النسكويهونيت نتيجة التفاعل الكيميائي بين الأوليفين وثاني أكسيد الكربون. ووفق ما جاء في تقرير نشرته بوابة "تيك إكسبلور"، حضّره باحثون عبر مجموعة من الخطوات هي:
أولا: إذابة الأوليفين، وهو معدن يحتوي على المغنيسيوم والسيليكا وعناصر أخرى في حامض الكبريتيك لاستخلاص المكونات المكونة له، وتُنتج هذه العملية محلولا يحتوي على أيونات المغنيسيوم والسيليكا الذائبة. ثانيا: يُعرّض المحلول الذي يحتوي على أيونات المغنيسيوم والسيليكا الذائبة إلى ثاني أكسيد الكربون الذي يُسحب مباشرة من الهواء المحيط بمصنع إنتاج الإسمنت، أو عن طريق احتجاز الغاز المنبعث من الوقود الأحفوري أثناء حرقه لتسخين خليط "الطين والماء والجير المكلس" المستخدم لإنتاج الإسمنت. ثالثا: عند إدخال ثاني أكسيد الكربون إلى المحلول، فإنه يتفاعل مع أيونات المغنيسيوم الذائبة لتكوين معدن كربونات المغنيسيوم، أو ما يعرف بـ"النسكويهونيت" الذي يترسب من المحلول كمعدن صلب. رابعا: عندما يتشكل النيسكويهونيت فإنه يتصلب، ويمكن جمعه من المحلول عبر تقنيات الفصل المختلفة، مثل الترشيح أو الترسيب. خامسا: ويمكن بعد ذلك دمج النسكويهونيت المجمّع في مخاليط الإسمنت بديلا عن الكلنكر التقليدي أو كمادة مضافة لتعزيز خصائص الإسمنت.ويضمن تحضير النسكويهونيت من الأوليفين واستخدامه بديلا عن "الكلنكر" تحقيق جملة من المزايا البيئية والاقتصادية، وهي كما ذكرها الباحثون في دراستهم:
أولا: عزل ثاني أكسيد الكربون، فهو يتحول من الغلاف الجوي أو المصادر الصناعية إلى كربونات المغنيسيوم الصلبة (نسكويهونيت)، مما يزيل ثاني أكسيد الكربون بشكل فعال من الغلاف الجوي ويحتجزه في شكل معدني مستقر، وتساعد هذه العملية على تقليل البصمة الكربونية الإجمالية لصناعة الإسمنت، والتخفيف من تغير المناخ عن طريق تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وبالتالي المساهمة في الجهود المبذولة لمكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري. ثانيا: كفاءة استخدام الموارد، وذلك لأن الأوليفين (المادة الخام المستخدمة في إنتاج النسكويهونيت) معدن وفير موجود في التكوينات الجيولوجية المختلفة في جميع أنحاء العالم. ثالثا: دعم الاقتصاد الدائري، لأن إنتاج النسكويهونيت من الأوليفين يحتاج لاحتجاز انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن العمليات الصناعية أو حتى مباشرة من الغلاف الجوي وتحويلها إلى مورد معدني قيم، ويتوافق هذا النظام للحلقة المغلقة مع مبادئ الاستدامة وكفاءة استخدام الموارد. رابعا: تعزيز المتانة، فالباحثون أثبتوا أن النسكويهونيت عند دمجه في الخلطات الإسمنتية، لا يحقق مزايا بيئية واقتصادية فحسب، ولكن أيضا يعزز متانة وقوة الخرسانة الناتجة، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى بنية تحتية طويلة الأمد، مما يقلل الحاجة إلى الصيانة والإصلاح المتكرر، وهو ما يمكن أن يساهم بدوره في تقليل استهلاك الموارد والآثار البيئية المرتبطة بصيانة البنية التحتية.ويصف أستاذ هندسة التشييد بالجامعة الأميركية بالقاهرة "محمد نجيب أبو زيد" ما توصل إليه الباحثون بأنه "خطوة جيدة"، مشيرا في حديث هاتفي مع "الجزيرة نت" إلى أن اعتماد مثل هذه الأفكار الجديدة يحتاج إلى بعض الوقت ودراسات إضافية للإجابة على أربعة أسئلة هي:
أولا: ما مدى توفر خامة "الأوليفين" لكي تعتمد عليها صناعة الإسمنت؟ فالعالم يُنتج سنويا 8 مليارات متر مكعب من الخرسانة، وهذه كمية ضخمة يمكن إنتاجها بالخامات التقليدية، وقد لا يكون الأوليفين متوفرا بالكمية الملائمة لتعتمد عليه تلك الصناعة. ثانيا: ما مدى ديمومة الخرسانة المصنعة من الإسمنت الجديد عند المقارنة مع الإسمنت التقليدي؟ وهذا يحتاج إلى اختبارات تُجرى على الخرسانة لمعرفة مدى قدرتها على مقاومة العوامل البيئية على المدى الطويل مثل الأمطار الحامضية، ويحتاج الإجابة على هذا السؤال إلى اختبارات تُعرّض خلالها الخرسانة لنسبة عالية جدا من الكبريت المركّز -كالتي يمكن أن تتعرض لها خلال 20 عاما- لرؤية مدى قدرتها على التحمل. ثالثا: ما مدى صلاحية الخرسانة المصنعة من الإسمنت الجديد للأماكن المختلفة؟ فمثلا في المناطق الساحلية تكون هناك احتمالات لتعرضها بشكل مستمر لمياه البحر، أو عند استخدامها في بناء مصانع تكون هناك احتمالات لتعرضها بشكل دائم لمواد كيميائية، فيجب التأكد من قدرتها على العمل في كل البيئات. رابعا: ما مدى تقبل السوق للخامة الجديدة، وهل تتوافق مع أكواد البناء في دول العالم المختلفة؟المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: ترجمات حريات ثانی أکسید الکربون إنتاج الإسمنت الغلاف الجوی بدیلا عن عن طریق یمکن أن ما مدى الذی ی
إقرأ أيضاً:
بعد إعلان الميزانية .. ولي العهد: سنواصل العمل لتعزيز متانة المركز المالي للمملكة
الرياض
نوّه صاحب السمو الملكي الأمير محمد بن سلمان بن عبدالعزيز آل سعود ولي العهد رئيس مجلس الوزراء رئيس مجلس الشؤون الاقتصادية والتنمية ـ حفظه الله ـ بمناسبة إقرار ميزانية العام المالي 2025م، بما حققته المملكة من مستهدفات على المستويات المحلية والإقليمية والدولية، وتحقيق مراكز متقدمة في المؤشرات والتصنيفات الدولية؛ مما يعكس قوة ومتانة المركز المالي للمملكة ومكانتها الرفيعة، ونجاح الحكومة في مواجهة التحديات والظروف الاقتصادية العالمية، واستمرارها في تحقيق مستهدفات رؤية المملكة 2030، مبيناً أن ميزانية 2025م تؤكد التزام الحكومة بكل ما فيه رفعة للوطن ومنفعة للمواطن، مضيفاً أن الإنجازات الجوهرية التي تشهدها بلادنا تحققت ـ ولله الحمد ـ بفضل الله ثم توجيهات خادم الحرمين الشريفين الملك سلمان بن عبدالعزيز آل سعود ـ حفظه الله ـ وبجهود وسواعد أبنائها وبناتها.
وأكّد سمو ولي العهد استمرار مساهمة الإنفاق الحكومي في تنويع الاقتصاد من خلال التركيز على تمكين القطاعات الواعدة، وتعزيز جذب الاستثمارات، وتحفيز الصناعات، ورفع نسبة المحتوى المحلي والصادرات غير النفطية، والاستمرار في كامل برامج تحقيق رؤية المملكة 2030 والاستراتيجيات الوطنية، وتعزيز دور القطاع الخاص لزيادة مساهمته في المشاريع الاستثمارية؛ مما يمكّن الحكومة من مواصلة العمل على تعزيز النمو الاقتصادي الشامل والمستدام، واستمرار جهود الحكومة وفق التخطيط الممنهج على المديين المتوسط والطويل مع الأخذ بعين الاعتبار كافة التطورات والتحديات الاقتصادية الإقليمية والعالمية؛ لضمان تحقيق مستهدفاتها مع الحفاظ على المكتسبات الاقتصادية والاستدامة المالية.
وقال سموه إن : ” المؤشرات الإيجابية للاقتصاد السعودي تأتي امتداداً للإصلاحات المستمرة في المملكة في ظل رؤية المملكة 2030؛ إذ يقدر أن تسجل المملكة ثاني أسرع معدل نمو في الناتج المحلي الإجمالي بين الاقتصادات الكبرى خلال العام القادم عند (4.6 %)، مدفوعة باستمرار ارتفاع مساهمة الأنشطة غير النفطية والتي بلغت مستوى قياسياً جديداً لها خلال العام 2024م عند (52 %)، وانخفض معدل بطالة السعوديين إلى مستوى قياسي بلغ (7.1 %) حتى الربع الثاني وهو الأدنى تاريخياً، مقترباً من مستهدف رؤية المملكة 2030 عند (7 %)، كما ارتفع معدل مشاركة المرأة السعودية في سوق العمل ليصل إلى (35.4 %) حتى الربع الثاني متجاوزاً مستهدف الرؤية البالغ (30 % )، وبلغ صافي تدفقات الاستثمار الأجنبي (21.2) مليار ريال خلال النصف الأول من عام 2024م، ويعكس ذلك اهتمام حكومة خادم الحرمين الشريفين ـ حفظه الله ـ بجميع فئات المجتمع “.
وأكد سمو ولي العهد الدور المحوري لصندوق الاستثمارات العامة وصندوق التنمية الوطني والصناديق التنموية التابعة له في دعم الاستقرار الاقتصادي وتحقيق التنمية الشاملة، كما يمثل الصندوقان قوة فاعلة لتنويع الاقتصاد والاستثمار في المملكة بما يحقق مستهدفات رؤية المملكة 2030.
وأضاف سموه أن ميزانية 2025م تؤكد العزم على تعزيز قوة ومتانة ومرونة اقتصاد المملكة، وهو ينمو بوتيرة متسارعة ويوجد فرصاً غير مسبوقة، من خلال المحافظة على مستويات مستدامة من الدين العام واحتياطات حكومية معتبرة، إضافة إلى سياسة إنفاق مرنة تمكّنها من مواجهة التحديات والتقلبات في الاقتصاد العالمي، مشيراً إلى أن الإصلاحات المالية التي قامت بها المملكة انعكست إيجابياً على تصنيفاتها الائتمانية؛ نتيجةً لتبني الحكومة سياسات مالية تسهم في المحافظة على الاستدامة المالية وكفاءة التخطيط المالي.
وأوضح سمو ولي العهد أن الحكومة ملتزمة بمواصلة دعم النمو الاقتصادي من خلال الإنفاق التحولي مع الحفاظ على الاستدامة المالية على المديين المتوسط والطويل، مشيراً إلى أن الحكومة تواصل تعزيز دور القطاع الخاص وتمكينه ليصبح المحرك الرئيسي للنمو الاقتصادي من خلال توفير البيئة الاستثمارية المحفّزة، ودعم المنشآت الصغيرة والمتوسطة لتكوين قطاع عمل قوي وواعد يعزز قدرات الكوادر البشرية في المشاريع المختلفة، ويمكّن الحكومة من مواصلة العمل على تعزيز نموها الاقتصادي بما يحقق للاقتصاد استدامةً مالية، واستمرارية المشاريع ذات العائدين الاقتصادي والاجتماعي، بالإضافة إلى مواصلة العمل على تحقيق وتنفيذ البرامج والمبادرات المتعلقة بتطوير البنية التحتية، ورفع جودة الخدمات الأساسية المقدمة للمواطنين والمقيمين والزائرين.
وأشار سموه إلى أن ميزانية العام المالي 2025م تؤكد استهداف حكومة المملكة الاستمرار في عملية تنفيذ الإصلاحات التنظيمية والهيكلية وتطوير السياسات الهادفة للارتقاء بمستوى المعيشة وتمكين القطاع الخاص وبيئة الأعمال، والعمل على إعداد خطة سنوية للاقتراض وفق إستراتيجية الدين متوسطة المدى والتي تهدف إلى الحفاظ على استدامة الدين وتنويع مصادر التمويل بين محلية وخارجية والوصول إلى أسواق الدين العالمية، منوّهاً بالدور المحوري للمملكة في دعم الاستقرار الاقتصادي والمالي إقليمياً وعالمياً، انطلاقاً من متانة اقتصادها القادر على تجاوز التحديات، وقال سموه إن الاقتصاد السعودي جزء لا يتجزأ من الاقتصاد العالمي ويتأثر بالتطورات العالمية كأي اقتصاد آخر؛ وهذا ما يدعونا إلى مواصلة العمل على مواجهة أي تحديات أو متغيرات عالمية عبر التخطيط المالي طويل المدى للاستمرار على وتيرتنا المتصاعدة ـ بإذن الله ـ نحو تحقيق وتنفيذ البرامج والمبادرات، مع الالتزام بكفاءة الإنفاق، والتنفيذ المتقن والشفاف لجميع البنود الواردة في الميزانية، وإتمام البرامج والمشاريع المخطط لها في برامج رؤية المملكة 2030 والإستراتيجيات الوطنية والقطاعية.
وفي ختام تصريحه، أكّد سمو ولي العهد أن المملكة تسير على نهجٍ واضح، وأن هدف حكومتها ـ بقيادة وتوجيهات خادم الحرمين الشريفين ـ في المقام الأول هو خدمة المواطنين والمقيمين والمحافظة على مكتسباتنا التنموية، والاستمرار في أعمالنا الإنسانية في الداخل والخارج التزاماً بتعاليم ديننا الحنيف، ومواصلة العمل بكل الموارد والطاقات لتحقيق أهدافنا، مستعينين بالله ـ عز وجل ـ ومتوكلين عليه، وواثقين من طاقات وقدرات أبناء وبنات هذه البلاد الذين تسابقوا على الابتكار والإنتاج والإسهام في تحقيق رؤيتنا للوصول إلى مجتمع حيوي واقتصاد مزدهر ووطن طموح.
الاتحاد يعسكر في دبي