เมื่อพูดถึงวัสดุการก่อสร้างอย่างคอนกรีตแล้ว หลายคนอาจไม่รู้ว่าสิ่งนี้มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะกับส่วนประกอบอย่างปูนซีเมนต์ที่เป็นส่วนผสมหลัก เนื่องจากการผลิตต้องใช้อุณหภูมิสูง (ใช้พลังงานมาก) และปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา โดยคิดเป็นร้อยละ 8-10 ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก
นอกจากนี้ยังใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างทราย กรวด และน้ำปริมาณมหาศาล หากทำอย่างไม่ยั่งยืน การผลิตคอนกรีตก็สามารถทำลายระบบนิเวศที่เปราะบางได้ ไม่เพียงเท่านั้นเมื่อสร้างเสร็จ คอนกรีตที่กลายเป็นอาคารแล้วยังสะสมความร้อนมหาศาลสร้างปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ‘Urban Heat Island’ ได้
แต่อย่างที่เราเห็นกันไปทั่ว แทบจะมีการก่อสร้างในทุก ๆ ที่ที่เราไปโดยเฉพาะในเมืองใหญ่อย่างกรุงเทพมหานคร และงานเกือบทั้งหมดนี้ใช้ซีเมนต์ ดังนั้นมันคงจะดีกว่าหากเราทำให้วัสดุก่อสร้างนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ซึ่งจะดีต่อเราทุกคน
นักวิจัยจากวิทยาวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยซับแคตเซวัน (University of Saskatchewan’s; USask) ได้ทดลองบางอย่างและพบว่านี่อาจเป็นวิธีแก้ปัญหาที่หลายคนต้องการนั่นคือ การใช้สิ่งที่เรียกว่า ‘ไบโอชาร์’
ไบโอชาร์ หรือที่รู้จักกันง่าย ๆ ว่าถ่านชีวภาพนี้เป็นวัสดุที่มีคาร์บอนสูง มันถูกผลิตจากชีวมวลที่ไม่มีใครต้องการอย่างเศษไม้ ฟางข้าง เปลือกผลไม้ หรือวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรอื่น ๆ โดยผ่านกระบวนการเผาที่อุณหภูมิสูงและมีออกซิเจนต่ำ ที่เรียกว่า กระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis)
“เราใช้ส่วนประกอบที่รับประทานไม่ได้เช่น ฟางข้าว” ราวี พาเทล (Ravi Patel) นักศึกษาปริญญาเอกที่ USask อธิบาย “ปกติแล้ว ขยะจากพืชเหล่านี้จะถูกทิ้งไว้ในแปลงเฉย ๆ”
พาเทลและทีมวิจัยต้องการทดสอบว่าไบโอชาร์เหล่านี้สามารถเป็นประโยชน์ต่อคอนกรีตได้หรือไม่ ทั้งในด้านความแข็งแรงและความยั่งยืน รวมถึงการช่วยกักเก็บคาร์บอน พวกเขาได้ทดลองเพิ่มไบโอชาร์เข้าไปในคอนกรีตในสัดส่วนที่แตกต่างกันไปเพื่อทดสอบในขั้นตอนต่าง ๆ
ขั้นแรกที่สำคัญที่สุดคือความแข็งแรง คอนกรีตจะไม่ใช่คอนกรีตหากมันไม่มีจุดเด่นนี้ นักวิจัยจึงทดสอบว่าตัวอย่างเหล่านั้นสามารถทนต่อแรงค้นและการสึกหรอทั่วไปที่คอนกรีตต้องเผชิญในสภาพการใช้งานจริงได้ดีเพียงใด ผลลัพธ์นั้นสร้างความประหลาดใจ
“ปริมาณไบโอชาร์ที่เหมาะสมคือ 2% ของน้ำหนัก ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงต่อแรงอัด ความต้านทานแรงดึงแตก และแรงดัดงอ ณ จุดแตกหักได้ 18.95%, 19.64% และ 12% ตามลำดับ” ทีมวิจัยเขียน “ยิ่งไปกว่านั้น ตัวอย่างที่เหมาะสมที่สุดแสดงให้เห็นถึงการดูดซึมน้ำที่ต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับตัวอย่างอื่น ๆ ทั้งหมด ซึ่งบ่งชี้ว่าความพรุนในคอนกรีตลดลงเมื่อเติมไบโอชาร์”
กล่าวอย่างง่ายที่สุด ไบโอชาร์เหล่านี้ทำให้คอนกรีตแข็งแกร่งขึ้น และเมื่อเทียบกับการผลิตแบบเดิมแล้ว การเติมไบโอชาร์ยังช่วยด้านความยั่งยืนอีกด้วย อย่างไรก็ตามคอนกรีตเหล่านี้ต้องมีการประเมินในระยะยาวต่อไป (ไม่มีใครใช้คอนกรีตแค่ไม่กี่วัน)
“ในการวิจัยของเราได้ศึกษาคอนกรีตสูตรใหม่นี้นาน 56 วัน” พาเทลบอก “แต่เราจำเป็นต้องตรวจสอบความแข็งแรงของคอนกรีตนี้หลังจากผ่านไป 1-2 ปี เพราะโครงสร้างทั้งหมดจะคงอยู่ที่นี่นานถึง 50, 60, 70 ปี เราจำเป็นต้องเข้าใจพฤติกรรมในระยะยาวของไบโอชาร์ที่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติความแข็งแรง”
โครงการนี้อาจนำไปสู่การพัฒนาหลายประการในอุตสาหกรรมก่อสร้าง เช่น การผลิตคอนกรีตอาจเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น โดยใช้วัสดุเหลือใช้จากพืชที่ปกติแล้วจะต้องถูกนำไปฝังกลบ และช่วยให้คอนกรีตมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
“ในฐานะนักวิจัย เราต้องการตอบแทนสังคมและสิ่งแวดล้อมของเรา” พาเทลกล่าว “เรารู้สึกดีจริง ๆ ที่ได้รับผลลัพธ์เชิงบวก เพื่อที่เราจะสามารถช่วยลดปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้อย่างแท้จริง”
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา