ساخت بتن تقویت شده با ماسک یک بار مصرف/تصوری دور از انتظار

یکی از بزرگترین مشکلات زیست محیطی پس از عالم‎گیری کرونا، آلودگی است که به سبب رها شدن ماسک‎های یک بار مصرف در طبیعت ایجاد شده است. اما طرح اخیر دانشمندان دانشگاه ایالتی واشنگتن در تلاش است تا راهکاری بسیار کاربردی برای استفاده از ماسک های مستعمل ارائه دهد.

بازتاب-ماسک های یک بار مصرف حداقل از سه لایه متشکل از مواد شیمیایی تشکیل شده‎اند که جزء مواد زیست تخریب پذیر نیستند. با توجه به این موضوع، در صورت رها شدن ماسک های تنفسی در طبیعت، تنها راهکار پیش روی بشر، سوزاندن بقایای آنهاست.

ماسک های جراحی یکبار مصرف را می توان از پارچه پلی استر یا پلی استایرن، پلی اتیلن یا پلی پروپیلن – پلیمرهای ترموپلاستیک که می توانند در حین کار در دماهای بالا به اشکال مختلف در بیایند، ساخت. فیلترهای بی‌شماری که در ماسک‌های N95 دیده می‌شوند، از پلی پروپیلن نیز استفاده می‌کنند و در صورت پیدا نکردن راهی برای تجزیه آنها، می‌توانند برای دهه‌ها در محیط زیست باقی بمانند.

به غیر از پلیمر، ماسک‌ها همچنین حاوی گیره‌های فلزی و حلقه‌های پنبه‌ای هستند که اگرچه قابل بازیافت هستند، اما در نهایت به انبوهی از زباله‌های تصفیه نشده تبدیل می‌شوند. بنابر آمارهای منتشر شده، پس از گسترش جهانی ویروس COVID-19، تولید ماسک‎های تنفسی یک بار مصرف در سراسر دنیا تا 9000 درصد افزایش یافته و آلودگی ناشی از این مواد غیرطبیعی نیز این روزها در همه جای کره زمین، از اقیانوس‌ها گرفته تا حتی کوهستان‌های مرتفع نیز به ثبت رسیده اند.

علم همواره به دنبال راهکاری برای زیباتر کردن و استفاده از مواد پیرامون بشر برای رفع نیازهاست و چه چیز بهتر از اینکه یک جسم یا ماده مضر را بتوان به یک عامل یا ماده کاربردی تبدیل کرد.

در واقع اگر این تولیدات به درستی مورد بررسی قرار گیرند، می‌توانند کالایی ارزشمند باشند. در این زمینه پروفسور ژیانمینگ شی از دپارتمان مهندسی عمران و محیط زیست در WSU تیمی را رهبری می‌کند که طرحی جالب برای استفاده مجدد از این ماسک در یک زمینه دیگر ارائه نموده است. در این طرح با ایجاد تغییراتی کوچک و اضافه کردن بقایای ماسک‎ های مستعمل به یک نوع بتن جدید توسعه یافته، می‎ توان میزان مقاومت بتن را تا 47 درصد افزایش داد.

در نظر داشته باشید که تولید بتن یکی از فرایندهای بسیار موثر در افزایش میزان کربن در جو کره زمین است که نزدیک به 8 درصد از سهم تولید جهانی کربن را به خود اختصاص می‌دهد. سایر آزمایش‌ها برای کاهش انتشار کربن نشان داده‌اند که افزودن میکروالیاف استحکام سیمان را افزایش داده و در نتیجه میزان حجم خالص بتن مورد نیاز برای استفاده در یک پروژه عمرانی را نیز کاهش می‌دهد که نتیجه نهایی آن نیز کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای خواهد بود.

در نظر داشته باشید که میکروفیبرها یک ماده گران قیمت در ساخت و ساز هستند که همین عامل سبب کاهش استفاده از آنها در مواد ساختمانی و عمرانی شده و اگر راهکار ارزان‌قیمتی مانند الیاف مورد استفاده در ماسک‌های تنفسی مستعمل مورد استفاده قرار گیرد در همه متغیرهای هزینه‌بر در این زمینه، صرفه‎‌جویی بسیار بزرگی حاصل خواهد شد.

تیم تحت رهبری پروفسور Shi، توانسته‎‌اند طی فرایندی برای تبدیل ماسک‌‎های مستعمل به میکروالیافت، از آنها در ساختار پیشنهادی بتن‎های جدید خود، استفاده کنند. این گروه توانسته ‎اند با برش ماسک‌ها به قطعات 5 تا 30 میلی‌متری و ایجاد واکنش بین آن‌ها و اکسید گرافن قبل از مخلوط کردن در خمیر سیمان، میزان انرژی شکستگی را که معمولاً باعث ایجاد ترک‌های ریز در بتن می‌شود، جذب یا از بین ببرند.

اکسید گرافن به میکروالیاف اجازه می‌دهد تا با درجه بالایی به سطح بچسبند. بدون وجود این ترکیب شکاف‌های کوچکی ایجاد می‌شود که می‌تواند به ترک‌های بزرگ‌تر و شکست نهایی مواد تبدیل شود.

محققان همچنین حلقه‌های پنبه‌ای و گیره‌های فلزی ماسک‌های صورت را با خرد کردن آن‌ها و افزودن آن‌ها به سیمان پرتلند معمولی، به ماده اولیه هر محصول بتن، دوغاب یا ملات تغییر داده‌اند.