Development and Characterization of Formaldehyde-free Particleboards using Detarium senegalense seed powder as an environmentally friendly Bio-binder.
تُظهر هذه الدراسة أن مسحوق بذور "ديتاريوم سينغالينسي" (Detarium senegalense) يعمل كلاصق حيوي قابل للتطبيق وخالٍ من الفورمالديهايد لإنتاج ألواح خشبية جسيمية مستدامة، حيث حققت تركيبة محتوى اللاصق بنسبة 30% أكثر الخصائص الميكانيكية والفيزيائية واعداً.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تُعد المركبات الخشبية ركيزة أساسية في البناء الحديث، حيث توجد في كل شيء بدءاً من خزائن المطبخ وصولاً إلى الأرضيات. تُصنع هذه المواد تقليدياً عن طريق لصق رقائق الخشب أو نشارة الخشب معاً باستخدام راتنجات اصطناعية. ويعتمد النوع الأكثر شيوعاً من هذه المواد اللاصقة على مادة كيميائية تُعرف باسم الفورمالديهايد. ورغم فعالية الفورمالديهايد في تماسك الخشب، إلا أنه مادة معروفة بأنها مسرطنة وتستمر في إطلاق أبخرة لفترة طويلة بعد تركيب الألواح، مما يشكل مخاطر صحية ويخلق أضراراً بيئية يصعب إدارتها عندما يصل المنتج إلى نهاية عمره الافتراضي. وبينما يسعى العالم للابتعاد عن المواد القائمة على الوقود الأحفوري والمواد الكيميائية السامة، يبحث العلماء عن بدائل آمنة ومتجددة وقادرة على ربط الخشب دون الحاجة إلى مواد اصطناعية قاسية. ويكمن التحدي في العثور على مادة طبيعية تكون وفيرة، ورخيصة، وقوية بما يكفي لتماسك جزيئات الخشب، حتى عند تعرضها للرطوبة.
وفي دراسة حديثة، استكشف باحثون حلاً محتملاً كامناً في بذور شجرة استوائية تُعرف باسم Detarium senegalense. وتنتج هذه الشجرة، التي موطنها الأصلي أجزاء من أفريقيا، بذوراً تُعالج غالباً لاستخراج الزيت. ويحتوي المسحوق المتبقي من عملية استخراج الزيت، والذي يُهمل عادةً، على صموغ وبروتينات وسكريات طبيعية. وقد طرح الفريق، بقيادة أبو بكر صادق إمام وزملاؤه من جامعة شاردا وجامعة مايدوغوري، سؤالاً بسيطاً: هل يمكن لهذا المسحوق المستغل بشكل غير كافٍ أن يعمل كغراء لصنع ألواح خشبية خالية من الفورمالديهايد؟ لقد سعوا لاختبار ما إذا كان هذا المورد غير المستغل يمكن أن يحل محل الراتنجات الاصطناعية السامة، محولين بذلك منتجاً ثانوياً من صناعة الغذاء إلى مادة بناء.
ولإيجاد الإجابة، قام الباحثون بخلط نشارة الخشب مع مسحوق البذور المطحون بكميات متفاوتة. وقد صنعوا ثلاثة أنواع مختلفة من الألواح: أحدها يتكون فيه مسحوق البذور من 10 في المائة من الخليط، والآخر بنسبة 20 في المائة، والثالث بنسبة 30 في المائة. واستخدموا طريقة منخفضة الطاقة، حيث ضغطوا الخلطات معاً باستخدام آلة هيدروليكية في درجة حرارة الغرفة ثم تركوها لتجف، بدلاً من استخدام حرارة أو ضغط عاليين. وقبل اختبار الألواح، قاموا بتحليل مسحوق البذور نفسه باستخدام تقنية تحدد المكونات الكيميائية للمادة. وأكد التحليل أن المسحوق غني بمجموعات كيميائية محددة موجودة في البروتينات النباتية والسكريات النباتية. وتُعرف هذه المجموعات بأنها لزجة وقادرة على تكوين روابط، مما يشير إلى أن المسحوق يمتلك الكيمياء المناسبة ليعمل كمادة لاصقة.
وكشفت نتائج الاختبارات الفيزيائية عن نمط واضح. فالألواح المصنوعة من أقل كمية من مسحوق البذور، وهي خلطة الـ 10 في المائة، تفتتت ببساطة عند وضعها في الماء؛ إذ لم يكن الغراء قوياً بما يكفي لتماسك جزيئات الخشب ضد الرطوبة. ومع ذلك، كلما زاد الباحثون كمية مسحوق البذور، أصبحت الألواح أقوى وأكثر مقاومة للماء. وكانت الألواح التي تحتوي على 30 في المائة من مسحوق البذور هي الأكثر نجاحاً، حيث امتصت أقل كمية من الماء مقارنة بالمجموعات الأخرى وحافظت على شكلها بشكل أفضل. حدث هذا التحسن لأن الكمية الأكبر من المسحوق غطت جزيئات نشارة الخشب بشكل أكثر شمولاً، مما ملأ الفجوات وخلق بنية أكثر تماسكاً واستمرارية لا يمكن للماء اختراقها بسهولة.
وعندما اختبر الفريق مقدار الوزن الذي يمكن أن تتحمله الألواح، جاءت النتائج مطابقة لنتائج مقاومة الماء. كانت الألواح التي تحتوي على 30 في المائة من مسحوق البذور هي الأقوى، وقادرة على تحمل أكبر قوة انحناء قبل الكسر. كما كانت الأكثر صلابة، مما يعني أنها لا تنثني بسهولة تحت الضغط. واستخدم الباحثون مجهراً قوياً للنظر داخل الألواح المكسورة، ورأوا بالضبط سبب حدوث ذلك. ففي الألواح الأضعف، كانت هناك فجوات كبيرة بين جزيئات الخشب، ولم يغطها الغراء بشكل جيد. أما في الألواح الأقوى، فقد شكل مسحوق البذور طبقة صلبة ومستمرة لفتت كل قطعة من نشارة الخشب بإحكام، مما خلق مادة موحدة. ورغم أن ألواح الـ 30 في المائة أظهرت بعض الشقوق الصغيرة حيث تجمع الغراء في كتل، إلا أنها كانت لا تزال متفوقة بكثير على الخلطات الأخرى.
تخلص الدراسة إلى أن مسحوق بذور Detarium senegalense هو بديل مستدام ومتجدد للغراء الاصطناعي السام لصنع الألواح الخشبية. وقد جاء أفضل أداء باستخدام تركيز عالٍ من المسحوق، وتحديداً 30 في المائة من الوزن الإجمالي للوح. أنتجت هذه التركيبة مادة كثيفة وقوية وأكثر مقاومة للماء بشكل ملحوظ من النسخ التي تحتوي على كمية أقل من الغراء. ومع ذلك، أشار الباحثون إلى أن أفضل الألواح لا تزال تمتص كمية كبيرة من الماء، مما يشير إلى أنه رغم كون مسحوق البذور بداية واعدة، إلا أنه قد يحتاج إلى مزيد من المعالجة ليصبح مقاوماً للماء تماماً لجميع تطبيقات البناء. إن هذا العمل يثبت أن النفايات الناتجة عن الزراعة الاستوائية يمكن تحويلها إلى مواد بناء قيمة خالية من الفورمالديهايد، مما يوفر مساراً نحو اقتصاد أكثر استدامة ودائرية حيث لا يضيع فيه شيء.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.