اقترح علماء من جامعة تومسك الحكومية للهندسة المعمارية والبناء وجامعة تومسك للفنون التطبيقية في روسيا طريقة لإعادة تدوير الزجاج الشفاف المكسور وتحويله إلى كرات مجهرية خفيفة يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية.
ويمكن استخدام هذه الكرات المجهرية في الطلاءات العازلة للحرارة، والألواح المشتتة للضوء، والمرشحات الصناعية، والمواد المركبة، وفقا لما أعلنته الخدمة الصحفية لجامعة تومسك الحكومية للهندسة المعمارية والبناء.
تعديل بنية الزجاج
تعتمد التقنية المقترحة على معالجة الزجاج المطحون مسبقا باستخدام هيدروكسيد الليثيوم.
وتؤدي هذه المعالجة القلوية إلى تغيير بنية الزجاج، ما يسمح بالتحكم في خصائص المادة عند تعريضها للحرارة لاحقا.
وقالت أولغا كازمينا، دكتورة العلوم التقنية وأستاذة في المركز العلمي والتعليمي ن. م. كيجنر التابع لجامعة تومسك للفنون التطبيقية، إن النتائج أظهرت أن التنشيط القلوي باستخدام هيدروكسيد الليثيوم لا يقتصر على تأثير سطحي، بل يؤدي إلى تعديل عميق في الطبقة القريبة من سطح الزجاج.
دور هيدروكسيد الليثيوم
ركز الباحثون بشكل خاص على تأثير التركيز المرتفع من هيدروكسيد الليثيوم، والذي يصل إلى 6 مول/لتر.
وأظهرت التجارب أن هذا التركيز يمكن أن يؤدي إلى تكوين مركبات كربوناتية داخل المادة. وعند تسخين هذه المركبات، تطلق غازات، ما يساعد على تكوين هياكل مجوفة أو مسامية.
وتتيح هذه العملية إنتاج كرات مجهرية تتميز بخصائص يمكن التحكم فيها، وهو ما يزيد من فرص استخدامها في عدد من التطبيقات الصناعية.
مواد من الزجاج المعاد تدويره
يمكن استخدام الجسيمات المجهرية الناتجة كمواد مالئة في المواد المركبة، ومكونات في مواد العزل الحراري، ومواد ماصة تستخدم في تنقية المياه.
وتشير الدراسة إلى أن بعض هذه المواد يتم استيرادها حاليا أو إنتاجها باستخدام مواد خام أولية مرتفعة التكلفة.
أما استخدام الزجاج المكسور كمادة خام، فيوفر إمكانية إنتاج هذه المواد من مصدر ثانوي متاح، ما قد يساهم في زيادة الاستفادة من النفايات الزجاجية وتقليل الاعتماد على المواد الخام الجديدة.
الانتقال إلى الإنتاج الصناعي
تتمثل الخطوة التالية للباحثين في تحديد التركيبة المناسبة للمواد الأولية وظروف المعالجة التي تسمح بإنتاج كرات مجهرية بصورة مستقرة، مع الحفاظ على خصائص محددة في المنتج النهائي.
كما يدرس العلماء إمكانية إنشاء خطوط إنتاج صغيرة، بما في ذلك خطوط يمكن وضعها مباشرة في مواقع فرز النفايات.
وقد يسمح ذلك بإعادة تدوير الزجاج المكسور بالقرب من مكان جمعه، دون الحاجة إلى نقله إلى منشآت صناعية كبيرة.
تقنية قابلة للتوسع
يستخدم الباحثون في تجاربهم طريقة تكوير تعتمد على اللهب الغازي، وهي تقنية يمكن توسيع نطاق استخدامها وفقا لفريق البحث.
وأوضح فالنتين شيخوفتسوف، المرشح للعلوم التقنية والأستاذ المشارك في قسم الميكانيكا التطبيقية وعلوم المواد بجامعة تومسك الحكومية للهندسة المعمارية والبناء، أن هذه الطريقة يمكن تنفيذها باستخدام منشآت إنتاج معيارية تتراوح قدرتها بين بضعة كيلوغرامات وعشرات الكيلوغرامات من المنتج النهائي في الساعة.
وهذا قد يتيح تطوير وحدات إنتاج صغيرة يمكن تكييفها وفقا لحجم النفايات الزجاجية المتوفرة في كل موقع.
تطبيقات صناعية محتملة
يخطط الباحثون لدراسة خصائص الكرات المجهرية المسامية الناتجة، إلى جانب قدرتها على امتصاص مواد مختلفة.
وفي المستقبل، يمكن استخدام هذه المواد في إنتاج طلاءات خفيفة للعزل الحراري، وألواح تعمل على تشتيت الضوء، ومرشحات صناعية، ومواد مركبة جديدة.
خطوة في إعادة تدوير الزجاج
يأمل أصحاب المشروع أن تساهم التقنية الجديدة في توسيع إمكانات إعادة تدوير الزجاج المكسور وتحويله من نفايات إلى مادة خام يمكن استخدامها في إنتاج مواد ذات قيمة صناعية.
وإذا نجح الباحثون في الوصول إلى ظروف إنتاج مستقرة وقابلة للتكرار على نطاق صناعي، فقد تفتح هذه الطريقة المجال أمام استخدام الزجاج المعاد تدويره في مجموعة أوسع من المنتجات والمواد المتقدمة.
