کاربردهای خاکستر زغال سنگ
کاربردهای خاکستر زغال سنگ
مقاله پیش رو در مورد کاربردهای خاکستر زغال سنگ به قلم آقای حسین باقرپور به رشته تحریر در آمده است.
با ما در وب سایت کیا نشنال تا پایان همراه باشید.
امروزه روشن کردن لامپ و دستگاه‌های تهویه مطبوع هوا به حدی عادی جلوه می‌کند که کمتر کسی در حین مصرف برق به فکر آلاینده‌های ناشی از تولید برق می‌افتد.
برای مثال خوب است بدانید سوزاندن زغال‌سنگ برای تولید الکتریسیته باعث تولید مقدار زیادی خاکستر می‌شود که با فلزات سنگین و مواد سمی زیادی همراه است.
بازیافت این آلاینده حتی در دنیای پیشرفته امروز هم یکی از دشوارترین مباحث مدیریت مواد زائد است.
سال ۱۳۸۷ خورشیدی فاجعه‌ای از این دست در ایالت تنسی آمریکا رخ داد.
مواد آلاینده و خاکستر در محدوده‌ای به وسعت ۱۲۱ هکتار پخش شدند.
رودخانه‌ها، زمین‌های اطراف و خانه‌ها بشدت تحت تاثیر این آلودگی غیرمترقبه قرار گرفتند.
دولت و واحدهای صنعتی نیز بشدت نسبت به این مساله واکنش نشان دادند. در بحث‌های پرتنش این دو گروه، مدیریت آینده فرآورده‌های جانبی ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی خصوصا در حیطه تولید برق موضوعی بود که واکنش‌های متفاوتی را برانگیخت.
● زباله طلایی
بهتر است ابتدا کمی بیشتر درباره خاکستر زغال‌سنگ بدانیم.
خبر خوب این است که این پسماند الزاما زباله نیست. خاکستر زغال قابلیت بازیافت دارد و می‌توان آن را به محصولات متنوعی اعم از بتون و کود تبدیل کرد.
خاکستر سبکی که از سوزاندن زغال‌سنگ تولید می‌شود، یک ماده سیلیکونی پودری است که آن را به عنوان یک ماده زائد می‌شناسند، اما در حقیقت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی دارد که سبب شده ایده‌های خلاقانه‌ای به سمت مصرف مجدد از آن معطوف شود.
مبتکران درصدد هستند راهی برای استفاده از آن در ساخت ماشین‌های سبک‌تر نظامی یا حتی پاکسازی نفت ارائه دهند.
اما تصمیم‌گیرندگان در سراسر جهان با یک چالش بزرگ مواجه هستند:
این که چگونه می‌توان استفاده ایمن از خاکستر زغال‌سنگ را تشویق کرد در حالی که روز به روز بر میزان زمین‌های دفن این پسماند افزوده می‌شود و در عین حال استفاده‌های نادرست و خطرساز هم متاسفانه رو به گسترش است.
بدون شک استفاده نادرست و غیرایمن از این پسماند به دلیل توان آلایندگی بالقوه آن می‌تواند انسان و اکوسیستم را بشدت در معرض خطر قرار دهد.
هم اکنون، خاکستر سبک و معلق زغال‌سنگ و سایر پسماندهایی که از سوزاندن زغال‌سنگ تولید می‌شوند، از مهم‌ترین پسماندهای جهان هستند. در آمریکا سالانه بیشتر از ۱۳۶ میلیون تن از این مواد زاید تولید می‌شود.
حجم پسماند زغال سنگ در اروپا
برآوردها نشان می‌دهد اروپا نیز سالانه حدود ۱۰۰ میلیون تن خاکستر زغال تولید می‌کند. ارقام مشابهی برای چین در دست نیست، اما از آنجا که در حال حاضر چین بیشتر از همه کشورهای دنیا زغال‌سنگ مصرف می‌کند، پس بدون شک تولید این پسماند در چین هم قابل توجه است.
حجم سالانه زغال سنگ تولیدی در کشور چین
دانشمندان چینی در آکادمی مصالح ساختمانی و موسسه مطالعات فنی صنعت ساختمان‌سازی برآورد کرده‌اند که در چین سالانه ۵/۲ میلیارد تن خاکستر زغال‌سنگ تولید می‌شود. چندین سال است که منتقدان و جوامع محلی هشدار داده‌اند روش‌های معمول دفن خاکستر خطرات بی‌شماری را متوجه آب‌های زیرزمینی و ساکنان محدوده‌های مجاور خواهد کرد. حدود ۶۰ درصد از خاکستر زغال‌سنگ در آمریکا روانه زمین‌های دفن زباله می‌شود، اما در اروپا این رقم حدود ۵۰ درصد است. با وجود این‌که سال ۲۰۰۵ دولت چین در یک اقدام متهورانه تصمیم گرفت نرخ بازیافت را به ۷۵ درصد برساند، اما این رقم در حال حاضر تنها حدود ۳۰ درصد است.
● بازیافت خاکستر زغال سنگ، آری یا نه؟
موضوع بازیافت خاکستر زغال‌سنگ این روزها پیچیده‌تر هم شده است، چرا که اکثر گروه‌های محیط زیستی بازیافت خاکستر را که عملا از دیدگاه صنعتی سود‌آور است، محکوم کرده‌اند.
سال ۱۳۸۸ در آمریکا تنها حدود ۷ میلیون تن خاکستر بازیافت شد، از این خاکستر در مواردی نظیر زیرسازی جاده‌ها، تولید کود و بستن معادن متروکه استفاده شد.
دوستداران محیط زیست معتقدند تمام موارد ذکر شده برای محیط زیست و جوامع انسانی خطرساز است.
نکته: خاکستر زغال‌سنگ، پسماندی خطرناک، اما ارزشمند است که نیروگاه‌های برق حرارتی را در معرض اتهام آلودگی محیط‌زیست قرار داده است
عناصر موجود در خاکستر زغال سنگ
خاکستر زغال‌سنگ شامل:
آرسنیک، جیوه، سرب و سایر فلزات سنگین است.
در صورتی که خاکستر زغال‌سنگ با آب تماس نداشته باشد، مشکل خطرساز بودن آن نیز رفع می‌شود.
یک روش ایمن برای بازیافت این پسماند وجود دارد: ویژگی‌های شیمیایی خاکستر زغال‌سنگ آن را یک جایگزین مناسب در صنعت سیمان ساخته است و دهه‌هاست سازندگان بتن از آن استفاده می‌کنند.
استفاده از خاکستر زغال سنگ در صنعت تولید بتون
هدف این است که سازندگان بتون از خاکستر زغال و سایر مصالح بازیافتی استفاده کنند تا از انتشار حجم بالای کربن به جو که ناشی از فرآیند تولید سیمان معمولی است، جلوگیری شود.
سیمان از حرارت دادن سنگ آهک و خاک رس تا مرز هزاران درجه ساخته می‌شود، اما این پروسه ۵ الی ۱۵ تن دی‌اکسید کربن هم تولید و روانه جو زمین می‌کند.
با این‌که خاکستر زغال محصولی مجانی است، اما استفاده از آن چندان کار راحتی هم نیست.
یک کارخانه بتون‌سازی که هرگز از مصالح بازیافتی استفاده نکرده اگر تمایل داشته باشد تغییر روش دهد، باید از اساس تغییر کند.
موضوع زیرساخت‌ها هم بسیار مهم است. به عنوان مثال خاکستر زغال‌سنگ را باید جدا از سایر مصالح انبار کرد، علاوه بر این سازنده بتون هم به یک منبع قابل اعتماد و همیشگی نیاز دارد، چراکه نمی‌تواند روی این موضوع سرمایه‌گذاری کند مگر این که از منبع تولید و مسیر حمل و نقل آن مطمئن باشد.
● کاربردهای عجیب خاکستر زغال‌سنگ
ویژگی های خاکستر زغال سنگ
خاکستر زغال ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد که آن را برای استفاده‌های عجیب و شگفت‌آور کاملا مطلوب ساخته است. خاکستر یک ماده افزودنی مفید با کارآیی مطلوب در صنعت بتون‌سازی است، حتی یک جایگزین خوب برای خاک رس به کار رفته در صنعت آجرسازی نیز است.
در برخی نمونه‌های آجر بازیافتی حتی تا ۴۰ درصد هم از زغال استفاده کرده‌اند.
علاوه بر این حفره‌های خالی که در اکثر فلزات ایجاد می‌کنند نیز با استفاده از همین ماده است.
حفره‌های توخالی نه‌تنها فلزات خاصی را مستحکم‌تر می‌کند، بلکه حتی از وزن آنها هم می‌کاهد.
آلیاژهایی از فلز که کمتر از ۲۰ الی ۳۰ درصد وزن‌شان را خاکستر تشکیل داده است، ترکیباتی هستند که از نظر استحکام با ماده اصلی تفاوتی ندارد، اما نکته اینجاست که وزن این ترکیبات خیلی کمتر است.
یکی از کاربری‌هایی که به تازگی در حال بررسی آن هستند، استفاده از این مواد برای ساخت کشتی‌ها و حتی وسایل نقلیه سبک‌تر است.
خاکستر زغال کارآیی نامتعارف دیگری هم دارد:
این کارآیی نامتعارف مربوط است به ساختار شیمیایی منحصر به فرد ذرات آن که می‌توانند به راحتی نفت را جذب کنند.
سودیپتا سییل از دانشگاه مرکزی فلوریدا
روی ذرات خاکستر زغال تغییرات اندکی ایجاد کرده و محصول جدیدی به نام اوپس را عرضه کرد.
اوپس مخفف عبارت «پاکسازی نفت با کمک ذرات سطحی» است.
بودجه تحقیقات وی را مرکز علوم ملی آمریکا اندکی پس از فاجعه نشت نفت در خلیج مکزیک تامین کرد.
نو آوری مذکور هنوز به بازار عرضه نشده اما وعده‌هایی در این زمینه داده شده است.
این ذرات می‌توانند نفت را جذب کنند، اما مشکل در پسابی است که باقی می‌ماند.
نحوه استفاده از آن به این شرح است
این ماده را روی سطحی که نفت نشت کرده می‌پاشند و سپس باید آن را جمع‌آوری کنند.
آقای سییل می‌گوید:
این ذرات نسبت به سایر فناوری‌های کنونی جمع‌آوری نفت ارجحیت دارد،
چرا که ماده خام لازم برای تهیه این محصول به آسانی در دسترس است
و مهم‌تر از همه این که
نهایتا نفت اشباع شده از خاکستر را می‌توان
دوباره به نیروگاه‌ها انتقال داد و از انرژی آن استفاده کرد.
هرچند برای استفاده مجدد از این انرژی ابزار پیشرفته‌ای لازم است؛
اما بررسی‌ها ثابت کرده این پروسه به هیچ وجه مواد سمی و خطرناکی که همراه خاکستر زغال‌سنگ است را وارد آب نخواهد کرد.