Experimental investigation of waste LDPE and quarry dust as a cement replacement for paving blocks

ينتج العالم يومياً جبلاً من النفايات البلاستيكية التي ترفض الاختفاء، حيث تسد المكبات والمجاري المائية بينما يستمر البناء التقليدي في استهلاك كميات هائلة من الموارد الطبيعية لصنع المواد التي ترصف شوارعنا. وهذا يخلق لغزاً صعباً: كيف يمكن إدارة البلاستيك المتراكم دون الاعتماد على التعدين الثقيل وإنتاج الإسمنت المطلوب لكتل الرصف القياسية. قد تكمن الإجابة في عملية استبدال بسيطة، حيث يتم استبدال الإسمنت الذي يربط الحجارة ببعضها البعض تماماً بالبلاستيك المنصهر، ويُستبدل الرمل بغبار ناعم متبقٍ من عمليات استخراج الصخور. لا يحاول هذا النهج مجرد إخفاء النفايات فحسب؛ بل يحاول تحويل مشكلتين بيئيتين منفصلتين إلى مادة بناء وظيفية واحدة.

في دراسة أجريت في جامعة تاكورادي التقنية، وضع الباحثون نصب أعينهم اختبار هذه الفكرة من خلال صنع كتل رصف دون حبة واحدة من الإسمنت. فبدلاً من الخليط المعتاد من الإسمنت والرمل والحجر، استخدموا بلاستيكاً مهشماً من النفايات يُعرف باسم البولي إيثيللين منخفض الكثافة، وهو النوع الناعم والمرن الموجود في العديد من أكياس البقالة والزجاجات، مدمجاً مع غبار المحاجر، وهو مسحوق معدني ناعم. لقد صنعوا عدة نسخ مختلفة من هذه الكتل، مغيرين التوازن بين البلاستيك والغبار لمعرفة أي خليط يتماسك بشكل أفضل. كانت إحدى المجموعات بمثابة مرجع قياسي، مصنوعة من الإسمنت والرمل التقليديين، بينما صُنعت المجموعات الأخرى عن طريق صهر البلاستيك وخلطه مع الغبار بنسب خمسين-خمسين، وستين-أربعين، وثمانين-عشرين من حيث الوزن. كان الهدف هو معرفة ما إذا كانت هذه الكتل الغنية بالبلاستيك يمكن أن تصمد أمام نفس الاختبارات التي تخضع لها كتل الخرسانة، وتحديداً من حيث مدى مقاومتها للتفكك، وكمية الماء التي تمتصها، وكيفية تفاعلها مع الحرارة.

أظهرت النتائج أن الكتل البلاستيكية لم تكن مجرد إمكانية نظرية، بل كانت مادة ذات نقاط قوة متميزة وقابلة للقياس. فعندما اختبر الباحثون مقدار القوة اللازمة لشق الكتل، حقق أفضل خليط بلاستيكي أداءً، والذي احتوى على ستين جزءاً من البلاستيك إلى أربعين جزءاً من الغبار، قوة قريبة جداً من كتلة الإسمنت التقليدية. وبينما وصلت كتلة الإسمنت إلى مستوى قوة محدد بعد ثمانية وعشرين يوماً، وصل أفضل خليط بلاستيكي إلى ذلك المستوى تقريباً، مما أثبت أن المادة يمكن أن تتماسك تحت تأثير الشد. ومع ذلك، تألقت الكتل البلاستيكية بشكل أكبر عندما تعلق الأمر بالماء. فقد امتصت كتلة الإسمنت التقليدية كمية كبيرة من الماء بعد بقائها في حمام مائي لمدة ثلاثة أيام، لكن النسخ البلاستيكية لم تمتص أي شيء تقريباً. والخليط الذي يحتوي على أكبر قدر من البلاستيك امتص أقل كمية من الماء على الإطلاق، حيث لم يمتص سوى القليل جداً من الرطوبة مقارلا بالامتصاص الكبير لنسخة الإسمنت. وهذا يشير إلى أن البلاستيك يشكل حاجزاً لا يمكن للماء اختراقه ببساطة، وهي سمة قد تكون مفيدة جداً في البيئات الرطبة.

ومع ذلك، كان هناك مقايضة واضحة عندما يتعلق الأمر بالحرارة. فبينما كانت الكتل البلاستيكية ممتازة في صد الماء، كانت أكثر حساسية لدرجات الحرارة العالية من كتل الإسمنت. قام الباحثون بتسخين العينات حتى بدأت تظهر عليها علامات الضرر المرئية، وتنوعت النتائج اعتماداً على الخليط. فالكتلة التي تحتوي على أكبر قدر من البلاستيك بدأت في التدهور عند درجة حرارة أقل بكثير من تلك التي تحتوي على المزيد من الغبار، مما يشير إلى أن كثرة البلاستيك تجعل الكتلة عرضة للحرارة. أما الخليط الذي قدم أفضل أداء إجمالي من حيث القوة، فكان مزيج الستين-أربعين، الذي قدم توازناً قوياً بين التماسك ومقاومة الماء، رغم أنه لا يزال يمتلك قدرة تحمل حرارية أقل من عينة الإسمنت الضابطة.

تخلص الدراسة إلى أن هذه الكتل الخالية من الإسمنت هي خيار قابل للتطبيق، ولكنها ليست حلاً واحداً يناسب الجميع لكل طريق أو ممر سيارات. ونظراً لحساسيتها للحرارة العالية وانخفاض قوتها قليلاً مقارنة بأفضل كتل الإسمنت، فهي مناسبة بشكل أفضل للمناطق ذات حركة المشاة الخفيفة، مثل الممرات، ومسالك الحدائق، أو الساحات المحيطة بالمباني، بدلاً من المركبات الثقيلة أو المناطق الصناعية ذات الحرارة العالية. وتثبت الدراسة أن نفايات البلاستيك وغبار المحاجر يمكن صهرهما في مادة رصف متينة ومقاومة للماء، مما يوفر طريقة عملية لتقليل النفايات البلاستيكية مع توفير الموارد الطبيعية، شريطة استخدام الكتل في الأماكن المناسبة حيث يمكن استغلال نقاط قوتها وتجنب نقاط ضعفها.