قام باحثون من الجامعة الوطنية للبحوث التكنولوجية "NUST MISiS" الروسية، مع زملائهم من بيلاروسيا بتصميم تقنية جديدة للحصول على المواد الخام الخاصة لإنتاج مواد البناء.
وبحسب تأكيد الباحثين فإن ما يميز هذا التصميم عن نظائره هو ملاءمته للبيئة وبساطته وتكلفته الزهيدة. الجدير بالذكر أن هذا البحث تم نشره في مجلة "مجلة الهندسة الكيميائية للبيئية" Journal of Environmental Chemical Engineering.
يعتبر أنهيدريت كبريتات الكالسيوم قاعدة مهمة لإنتاج مواد البناء، حيث لاحظ باحثو الجامعة الروسية أنه في الوقت الذي تقدر تكلفة الطن الواحد من الجبس (وهو أساس إنتاج أنهيدريت كبريتات الكالسيوم) حوالي 20 دولاراً أي ما يعادل حوالي 1480 روبل، فإن تكلفة طن الأنهيدريت هي 300-400 دولار، أي ما يعادل ما بين (22200 - 29600) روبل، ويرجع ذلك أساساً إلى المعالجة بدرجات حرارة عالية عند إنتاجه.
وبهدف خفض التكلفة وتبسيط تقنية إنتاج أنهيدريت كبريتات الكالسيوم، اقترح العلماء طريقة لإنتاجه في وسط مائي في إطار مرحلة واحدة من عملية المزج والتركيب، إذ أن الحصول عليه حتى هذه اللحظة تتم من خلال حامض الكبريتيك ومكون كربوني على مرحلتين رئيسيتين وهي: الحصول على الجبس ومن ثم إنتاج الأنهيدريت منه.
وفي هذا السياق اقترح الباحثون طريقة لإنتاج الأنهيدريت من مستعلق الجير المطفأ (النفايات من معالجة مياه الصرف الصناعي) وحمض الكبريتيك في وسط مائي، بحيث يتم الحصول على مؤشر نقاوة المنتج من حيث المكون الرئيسي بنسبة لا تقل عن 99%.
تعتمد معظم تقنيات إنتاج الأنهيدريت على التحميص بدرجة حرارة عالية (800-1000 درجة مئوية) في الأفران الدوارة. يتم استخدام التكنولوجيا الجديدة التي اقترحها الباحثون في مفاعل ضمن وسط مائي عند درجة حرارة تتراوح بين 45-55 درجة مئوية فقط، وذلك على أساس نفايات الإنتاج، وهذا بدوره يؤدي إلى توفير الموارد والوقود.
تكمن ميزة وحداثة هذه الطريقة في بساطة التصميم التكنولوجي للأجهزة، ودرجة الحرارة المنخفضة ومؤشر ضغط الاندماج. وبالتالي ستبقى تكلفة الأنهيدريت التي تم الحصول عليها بالطريقة الجديدة عند مستوى تكلفة المواد الخام – الجبس.
ويرى الباحثون أنه يمكن استخدام التكنولوجيا الجديدة في المؤسسات التي يتشكل فيها نفايات حامض الكبريتيك أو الجير المطفأ، أو في المؤسسات التي تنتج مخاليط البناء الجافة. ويؤكد العلماء القائمون على هذا البحث أن النتائج التي تم الحصول عليها يمكن أن تجد تطبيقات لها في البناء والصناعات الكيميائية والطبية وغيرها.
في هذا الصدد أشار الباحث فالنتين رومانوفسكي الخبير البارز في مركز أبحاث "المواد النانوية الخزفية الإنشائية" في جامعة NUST MISIS، قائلاً:
"لقد أجرينا بحثاً عن شروط التركيب الأكثر واقعية، حيث استخدمنا نفايات الإنتاج كمواد خام. مع العلم أنه لا يتم إعادة استخدام وتكرير هذه النفايات عملياً، وإذا تم استخدامها فهي بشكل أساسي تستخدم في عمليات وصناعات بسيطة ورخيصة. ومن خلال إضافة القليل من الكيمياء إلى عملية المعالجة تمكنّا من الحصول على منتج باهظ الثمن إلى حد ما".
يواجه فريق العلماء حالياً مهمة تنشيط خصائص الربط للمادة الناتجة ودراسة خصائصها الرئيسية، ذلك أنه لم يتم بعد دراسة القدرة الكاملة للأنهيدريت الاصطناعي. في حين أظهرت الدراسات الأولية أن خصائصه الرئيسية ليست أقل شأناً، بل تفوق في كثير من الأحيان الخصائص الرئيسية للأنهيدريت التي تم الحصول عليها بالطريقة الحرارية.
على أي حال سيعمل الباحثون في المستقبل على تصميم مواد مركبة تعتمد على مادة الأنهيدريت الاصطناعية وعلى مخاليط البناء الجافة المبنية أيضاً.