الجزر وصناعة السيارات والطائرات ومواد البناء..ما الرابط بين هؤلاء؟

ربما تبدو استخدامات الجزر في صناعة خرسانة بناء وتحويل الأخشاب إلى بلاستيك أو حتى ضغط ألياف الجزر وتحويلها إلى أخشاب خفيفة الوزن وقوية للغاية كالتيتانيوم كتجارب من أفلام الخيال العلمي.

تمثل هذه المنتجات سواء الخرسانة وتحويل الخشب إلى بلاستيك أو ضغط الألياف النباتية مثالا لمدى توظيف الطبيعة كإضافات صديقة للبيئة أو بدائل للمواد التي صنعها الإنسان.

ووفقا لتقرير نشرته "الإيكونوميست"، أفاد باحثون بأن الألياف النباتية يمكنها إضافة صفة الاستدامة والقوة لبدائل تستخدم في مواد البناء ومنتجات كألعاب الأطفال والأثاث والسيارات وحتى الطائرات.

ألياف النبات

- أكد علماء على أن النباتات تتميز بخواص طبيعية فريدة مثل احتفاظها بالكربون داخل أليافها، وبالتالي، فإن استخدام هذه الألياف يعني انبعاث معدلات أقل من ثاني أكسيد الكربون.

- يشكل إنتاج الخرسانة وحدها 5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بينما ينتج عن صناعة كيلوجرام واحد من البلاستيك – باستخدام النفط – حوالي ستة كيلوجرامات من انبعاث ثاني أكسيد الكربون.

- يستكشف أحد علماء جامعة "لانكستر" البريطانية "محمد صافي" وزملاؤه صفائح النانو الدقيقة في ألياف الجزر الذي يتم التخلص منه كمهملات من المتاجر أو مصانع معالجة الغذاء.

- تعد قشور البنجر السكرية مصدرا نافعا لصفائح النانو أيضا، ويعمل الباحثون بالتعاون مع شركة "سيليوكومب" البريطانية على معالجة هذه الصفائح من أجل تطبيقات صناعية من بينها إضافات تعزز وتثبت الأسطح المطلية عند تجفيفها.

- تحتوي كل صفيحة نانو في الجزر وقشور البنجر على ملايين من الأمتار من ألياف السليولوز، ورغم أن هذه الألياف دقيقة للغاية، إلا أنها قوية، وبالتالي، عند دمج صفائح مع مواد أخرى، ينتج عن ذلك شكل بنيوي أكثر قوة وتماسكا.

- يمزج "صافي" وفريقه الصفائح في الأسمنت – الناتج عن حرق الحجر الجيري والطين معا تحت درجة حرارة مرتفعة للغاية، وبعد تفاعلات كيميائية، ينبعث غاز ثاني أكسيد الكربون من الجير.

- من أجل تحويل الأسمنت – الناتج – إلى خرسانة، يتم خلطه بمكونات كالرمال والحجارة ومسحوق الصخور ثم الماء، وتتم تفاعلات كيميائية بين الماء ومكونات الأسمنت لينتج عن ذلك بديل يسمى "هيدرات سيليكات الكالسيوم".

- تكون طبيعة "هيدرات سيليكات الكالسيوم" مثل الهلام السميك ثم تشتد قوته لتتحول إلى مصفوفة صلبة للغاية.

تطبيقات واعدة

- عند إضافة صفائح ألياف الخضراوات إلى "هيدرات سيليكات الكالسيوم" المشار إليها، يرى "صافي" وفريقه أن ذلك يجعل الخرسانة المستخدمة في البناء أقوى بكثير من نظيرتها التقليدية.

- يصبح هذا المزيج الناتج أكثر نفعا عند تقليل الأسمنت المستخدم حيث سيسفر تقليل كميته عن تقليص انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بالتبعية.

- لا يزال الفريق البحثي يستكشف مدى قوة الخرسانة الناتجة عن مزج صفائح ألياف النباتات، ولكن الدراسات الأولية تشير إلى أن أثرها يمكن أن يكون مثمرا وعظيما.

- يمكن لاستخدام 500 جرام فقط من صفائح الألياف أن يخفض كمية الأسمنت المستخدمة لصناعة متر مكعب من الخرسانة وزنها حوالي أربعين كيلوجراما، ويبحث "صافي" بالفعل احتمالية استغلال ذلك في صناعة البناء.

- تتكون الأخشاب من مواد معقدة تشمل ألياف السيليولوز داخل مصفوفة من البوليمرات العضوية، وهو ما دفع شركة "ستورا إنزو" الفنلندية في مايو/أيار إلى إطلاق بدائل مشتقة من الأخشاب عوضا عن المواد البلاستيكية المصنعة من النفط.

- أطلقت "ستورا إنزو" على هذه البدائل اسم "ديوراسنس"، وهي مادة تشبه الذرة المشوية وتقول إنها تتكون من ألياف الأخشاب دخلت في تفاعلات كيميائية تشمل مزجها بـ"بوليمرات" وإضافات أخرى كمواد التلوين، ويمكن إذابة الناتج كالبلاستيك تماما في عمليات المعالجة.

- أكدت الشركة الفنلندية أن "ديوراسنس" يمكنه المساهمة في تقليل كمية البلاستيك المستخدمة في صناعة السلع بنسبة 60%.

- عمل مهندسو "ستورا إنزو" أيضا على كيفية استخدام مصفوفات ورقية كبدائل للراتنجات والمواد اللاصقة التي يستخدم النفط في صناعتها.

- لا يقتصر الأمر على الشركة الفنلندية فحسب، بل هناك العديد من الشركات والمعامل البحثية والجامعات التي تستكشف استخدام الألياف النباتية المشبعة بالكربون لصناعة مكونات خفيفة الوزن للسيارات والطائرات.

- على النقيض، يحاول فريق من علماء جامعة "ميريلاند" تحسين المواد بالإزالة بدلا من الإضافة وذلك بهدف ابتكار أخشاب خارقة أقوى بكثير من غالبية المعادن.

- يعتمد هذا المسعى على معالجة تكتلات خشبية بهيدروكسيد الصوديوم وسلفات الصوديوم بطريقة كيميائية تشبه تلك المستخدمة لنزع بوليمرات من الورق.

- من أجل الحصول على خشب خارق، يتم ضغط خشب معالج عند درجة حرارة تناهز 100 درجة مئوية تعمل على تفكيك الألياف وضغطها بشكل أكثر تماسكا وكثافة.

- يرى خبراء إمكانية وضع الخشب الخارق جنبا إلى جنب مع التيتانيوم لصناعة مكونات وقطع غيار الطائرات والمواد المضادة لطلقات الرصاص.

- أعرب فريق علماء جامعة "ميريلاند" عن رغبتهم في تسويق ابتكارهم من الخشب الخارق بشكل تجاري لصناعات مختلفة كالأثاث والسيارات.