Sargassum-based particleboards for sustainable construction: Performance of pelagic and benthic biomass combined with agro-industrial residues

في كل عام، تندفع كميات هائلة من الأعشاب البحرية البنية إلى الشواطئ عبر منطقة الكاريبي والمكسيك والبرازيل. هذا العشب البحري، المعروف باسم "سارجاسوم" (Sargassum)، هو جزء طبيعي من المحيط، لكن تغير المناخ والتلوث تسببا في وصوله بكميات مفرطة. ومع تعفن هذه الكومات على الرمال، فإنها تطلق غازات سامة تضر بالنظم البيئية المحلية، وتعطل السياحة، وتهدد الصحة العامة. وفي الوقت نفسه، تعتمد صناعات الأثاث والبناء العالمية بشكل كبير على قطع الأشجار لصنع الألواح الخشبية للخزائن والأرفف والجدران. هاتان المشكلتان — فائض الأعشاب البحرية المتعفنة وفائض قطع الأشجار — تبدوان غير مرتبطتين، ومع ذلك فكلاهما يتضمن فائضاً من المواد العضوية التي تحتاج إلى غرض جديد. ويبحث العلماء بشكل متزايد عن طرق لتحويل مسارات النفات هذه إلى منتجات مفيدة، وهو مفهوم يُعرف باسم الاقتصاد الدائري، حيث تُعاد استخدام المواد بدلاً من التخلص منها. ويكمكم التحدي في إيجاد طريقة لربط هذه المواد الرطبة والليفية والمالحة غالباً في شيء قوي بما يكفي لاستخدامه في المباني أو المنازل.

وضع فريق من الباحثين من البرازيل وكندا خطة لاختبار ما إذا كان يمكن تحويل هذا العشب البحري المتعفن إلى مادة بناء. ركزوا على إنشاء ألواح جزيئية (particleboards)، وهي عبارة عن شرائح مسطحة تُصنع عن طريق ضغط قطع صغيرة من الخشب أو الألياف النباتية مع مادة لاصقة. جمع الفريق نوعين مختلفين من السارجاسوم: أحدهما يطفو في المحيط المفتوح ويجرف إلى الشواطب في حصائر ضخمة، والآخر ينمو في قاع البحر بالقرب من الساحل. وللمساعدة في تماسك قطع الأعشاب البحرية هذه، خلطوها مع نوعين من المخلفات الزراعية الشائعة: "تفل قصب السكر" (bagasse)، وهو اللب الليفي المتبقي بعد عصر قصب السكر، وألياف قشور جوز الهند. واستخدموا غراءً خاصاً مصنوعاً من زيت الخروع، وهو مادة لاصقة نباتية أقل سمية من الغراء القائم على البترول المستخدم عادة في المصانع. وكان الهدف هو معرفة ما إذا كانت هذه الخلطات يمكن أن تشكل ألواحاً صلبة تلبي معايير السلامة والقوة المطلوبة للأثاث والجدران الداخلية.

أنشأ الباحثون أربعة أنواع مختلفة من الألواح لمقارنة كيفية عمل المكونات معاً. استخدمت بعض الألواح تفل قصب السكر للطبقات الخارجية والسارجاسوم للمنتصف، بينما استخدمت ألواح أخرى ألياف جوز الهند في الخارج مع السارجاسوم في الداخل. قاموا بضغط هذه الخلطات في ألواح بحجم لوح تقطيع كبير واختبروها بدقة. وقاست الاختبارات مدى انتفاخ الألواح عند نقعها في الماء، وكمية الوزن التي يمكنها تحملها قبل الكسر، ومدى تماسك الطبقات مع بعضها البعض. وأظهرت النتائج فرقاً واضحاً بين الشريكين الزراعيين. فالألواح المصنوعة من تفل قصب السكر قدمت أداءً جيداً جداً، حيث استوفت المتطلبات الصارمة للاستخدام غير الإنشائي في البيئات الجافة، مثل القواطع المكتبية أو الأثاث. كانت هذه الألواح قوية، وحافظت على شكلها، ولم تمتص الكثير من الماء.

في المقابل، لم تكن الألواح المصنوعة من ألياف قشور جوز الهند بنفس الجودة. فبينما استوفت الحد الأدنى من معايير السلامة للتماسك، امتصت كمية أكبر بكثير من الماء وانتفخت أكثر من نسخ قصب السكر. وعندما فحص الباحثون الألواح تحت مجهر قوي، عرفوا السبب. فقد تجمعت جزيئات قصب السكر معاً بإحكام، مما خلق بنية كثيفة وصلبة. أما ألياف جوز الهند، فكانت أطول وأنحف، مما ترك فجوات ومساحات فارغة داخل اللوح سمحت للماء بالتسرب بسهولة. وقد ثبت أن هذا الاختلاف في كيفية تلاحم الجزيئات كان أكثر أهمية من نوع الأعشاب البحرية المستخدمة. ولم يشكل مصدر السارجاسوم، سواء كان من المحيط المفتوح أو من قاع البحر، فرقاً يذكر في القوة النهائية للوح، طالما تم خلطه مع الشريك الزراعي المناسب.

قامت الدراسة أيضاً بقياس مدى قدرة هذه الألواح الجديدة على منع مرور الحرارة من خلالها، وهي ميزة رئيسية للعزل. وأظهرت الألواح المصنوعة من قصب السكر والسارجاسم أنها تنقل الحرارة بمعدل مماثل لمنتجات الخشب القياسية المستخدمة في البناء، مما يشير إلى أنها يمكن أن تساعد في الحفاظ على دفء أو برودة المباني. وخلص الباحثون إلى أنه على الرغم من أن الأعشاب البحرية وحدها ضعيفة جداً وتمتص الماء بشدة بحيث لا يمكن استخدامها ككتلة بناء أساسية، إلا أنها تعمل بشكل جيد جداً كمادة مالئة (filler) عند دمجها مع تفل قصب السكر وغراء نباتي. ويقدم هذا النهج طريقة عملية لتحويل هذه المشكلة البيئية المتزايدة إلى مورد قيم. ومن خلال استخدام الأعشاب البحرية التي كانت ستتعفن على الشاطئ، يمكن للمجتمعات تقليل الغازات السامة المنبعثة أثناء التحلل، وفي الوقت نفسه خلق بديل مستدام للمنتجات الخشبية، مما يحول مشكلة ساحلية إلى حل لصناعة البناء.