Bilim İnsanları İstenmeyen Talaşı Ateşe Dayanıklı Süper Malzemeye Dönüştürdü

ETH Zürih ve Empa'daki Ahşap Malzeme Bilimi Kürsüsü'ndeki araştırmacılardan oluşan bir ekip, normal şekilde yanmış talaşı geri dönüştürülebilir, çevre dostu bir malzemeye dönüştüren bir süreç geliştirdi. kompozit malzeme yani yangına dayanıklıdır ve biyolojik olarak parçalanabilir.

Yeni talaş bazlı malzemenin arkasındaki ekip, bunun aynı zamanda içinde biriken katkı maddesi struvitine de bir çözüm sağlayabileceğini söyledi. kanalizasyon arıtmaNihai malzemeye kendi özünü kazandırmak için talaşla karıştırılan ateş-dayanıklı özellikler.

Struvit Talaşı Yangına Dayanıklı Özelliklerle Doldurur

Yeni yaklaşımı detaylandıran açıklamaya göre, dünya çapındaki bıçkı fabrikaları her yıl milyonlarca ton talaş üretiyor. Bu arta kalan malzemenin çoğu yakılarak enerji üretmek. Ancak bu süreç aynı zamanda karbondioksit içinde saklanan odun geri dön atmosferaraştırma ekibinin yürüttüğü bir süreç notlar "bir açıdan ideal değil" çevresel perspektif."

Talaşı malzeme döngüsünde uzun süre tutmak için ETH Zürih ve Empa ekibi, talaşın potansiyel uygulamalarını genişletmek amacıyla talaşa farklı malzemeler eklemeyi araştırdı. Sonunda ekip strüvit üzerine indi. kristalimsiyangına dayanıklı özellikleriyle bilinen renksiz amonyum magnezyum fosfat.

Strüvitin kristalleşme davranışı, malzemenin talaş parçacıklarıyla birleşmesini zorlaştırdığı için önceki denemelerde şüpheli sonuçlar elde edildi. Yine de talaşa struvit ekleme vaadi yeterince cazipti ve araştırmacılar bir çözüm aramaya karar verdi.

Karpuz Çekirdeği Kristalleşme Sürecini Yönetmeye Yardımcı Olur

Biraz araştırma yaptıktan sonra ekip, karpuz tohumlarından elde edilen bir enzimi eklemeyi denemeye karar verdi. Çalışmanın duyurulduğu açıklamaya göre bu enzim, struvitin "mineral öncüsü Newberyitin sulu bir süspansiyonundan" kristalleşmesini kontrol ediyor.

Tipik kristal oluşum süreci yerine bu katkı maddesi, struvitin talaş parçacıkları arasındaki boşlukları dolduran büyük kristaller oluşturmasına neden olur. Bu işlem normalde dirençli iki malzemeyi moleküler düzeyde bağlayarak hibrit bir talaş/struvit malzeme oluşturur.

Daha sonra araştırma ekibi hibrit malzemeyi iki gün boyunca 'bastırdı'. Bu adım tamamlandıktan sonra ekip, son numuneyi kalıptan çıkardı ve oda sıcaklığında kurutdu.

Araştırma ekibi hibrit talaş/struvit numunesini test ettiğinde birkaç gelişmiş özellik sergiledi. Örneğin, doktora tezinin bir parçası olarak süreci geliştiren Ronny Kürsteiner şunları söyledi: "Malzeme, damarlara dik olarak sıkıştırıldığında orijinal ladin kerestesine göre daha güçlüdür."

Testler ayrıca yeni malzemenin yalnızca yangına dayanıklı olmadığını, aynı zamanda çevredeki malzemelerin yangına dayanıklılığını da aktif olarak artırdığını doğruladı. Özellikle geliştirilmiş talaş ısıtıldığında mineral parçalanır.

Bu işlem, her ikisi de ısıyı emerek yanmayı geciktirmeye yardımcı olan su buharı ve amonyak salınımıyla sonuçlanır. Yanıcı olmayan gazların salınımı aynı zamanda havanın yerini de alır, bu da yangının yayılma kabiliyetini de engeller.

Kürsteiner, "Strüvit talaş panelleri esasen kendilerini koruyor" diyor.

Çimento Bağlı Yonga Levhaların Benzer Yangından Korunması

Malzemenin yangına dayanıklılık özelliklerini ölçmek için ETH ekibi Torino Politeknik Üniversitesi'ndeki araştırmacılarla ortaklık kurdu. Bu işbirliği, ısıya maruz kaldığında davranışını değerlendirmek için malzemenin bir kalorimetrede test edilmesini içeriyordu.

Bu testler, strüvit/talaş bileşiğinin tutuşmasının yaklaşık 45 saniye sürdüğünü ortaya çıkardı. Araştırma ekibi, bu sürenin işlenmemiş ladinlerin alev alması süresinin üç katı olduğunu belirtiyor. Bu gecikmiş tepkinin, kompozit malzemenin yüzeyinde ısıtıldığında oluşan koruyucu inorganik tabakadan kaynaklandığından şüpheleniyorlar.

Ekip, "İlk tahminler, malzemenin geleneksel çimento bağlı yonga levhalarla aynı yangın koruma sınıfına ulaşabileceğini gösterdi" diye belirtiyor ve bunu doğrulamak için daha büyük ölçekli alev geciktirme testlerinin gerekli olacağını da ekliyor. Çimento bağlı yonga levhaların özellikle alev geciktirici özellikleri nedeniyle iç donanımlarda yaygın olarak kullanılması nedeniyle bu önemli olabilir.

Ekip, "Ağırlıkça yüzde 60 ila 70 oranında çimento içeriyor, bu da onları ağırlaştırıyor ve çimento üretimindeki yüksek düzeyde enerji nedeniyle onlara zayıf bir karbon ayak izi bırakıyor" diye açıkladı. "Öte yandan struvit talaş levhası yalnızca yüzde 40 bağlayıcı içeriyor ve bu da onu önemli ölçüde daha hafif kılıyor."

Malzeme Yeniden Kullanılabilir ve Geri Dönüştürülebilir

ETH Zürih ekibi, yangına dayanıklı talaş/struvit kompozitinin diğer potansiyel avantajlarını tartışırken malzemenin yeniden kullanılabilir olduğunu belirtti. Çimento bağlı yonga levhaların çoğu atık olarak ortaya çıkıyor ve inşaat projesinin karbon ayak izini artırıyor.

Ekip, "Çıkarıldıktan sonra struvit talaş levhası, bir öğütücüde mekanik olarak parçalanıp 100°C'nin biraz üzerine ısıtılarak ayrı bileşenlerine ayrılabilir" diye açıkladı.

Organik yapısı nedeniyle malzeme aynı zamanda doğal gübre olarak da kullanılabilir. Ekip, yeni malzemenin yavaş ve kontrollü bir şekilde bitkilerin yavaş ve kontrollü bir şekilde büyümesi için ihtiyaç duyduğu bağlı fosforu serbest bırakması nedeniyle bunun ilgi çekici bir seçenek olduğunu belirtiyor.

Daha sonra araştırma ekibi, süreci daha da optimize etmeyi ve ticari potansiyelini ortaya çıkaracak şekilde ölçeklendirmeyi planlıyor. Her ne kadar struvit şu anda diğer potansiyel katkı maddelerine göre daha maliyetli olsa da ekip, bunun kanalizasyon arıtma tesislerinde birikerek "kanalizasyon borularını tıkadığını" belirtiyor.

Kürsteiner, "Bu birikintileri inşaat malzememiz için hammadde olarak kullanabiliriz" dedi.

Çalışma “Lignoselülozik malzemelerin alev geciktirici ve tamamen geri dönüştürülebilir mineral bağlayıcıyla enzim aracılı konsolidasyonu" kategorisinde yayınlandı Kimya Daireselliği.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].