ابتكار روسي صيني يفتح آفاقا جديدة للبناء في المناطق العائمة على الماء

طور فريق من العلماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية في روسيا وجامعة تشجيانغ في الصين تقنية جديدة لتقوية الرمال الجيرية باستخدام الإنزيمات وألياف جوز الهند وكربونات الكالسيوم. وأظهرت المادة الناتجة قدرة على تحمل الأحمال الديناميكية تفوق المواد التقليدية بما يصل إلى خمس مرات، كما أنها آمنة بيئيًا ويمكن استخدامها في مشاريع البناء بالمناطق الجزرية والشعاب المرجانية.

وأفاد الموقع الإلكتروني للجامعة الروسية، شريكة شبكة TV BRICS، بأن الباحثين ابتكروا مادة بناء جديدة تساعد على تثبيت التربة باستخدام مكونات طبيعية وتقنيات صديقة للبيئة.

ويواجه المهندسون عند تنفيذ مشاريع البناء في الجزر تحديًا يتمثل في طبيعة الرمال الجيرية المحلية، التي تتميز بالمسامية والهشاشة وسهولة الانهيار حتى تحت الأحمال الصغيرة. كما أن نقل الرمال التقليدية من المناطق القارية يعد مكلفًا ومعقدًا. أما الطرق التقليدية لتقوية التربة، مثل استخدام الإسمنت أو الراتنجات الكيميائية، فقد تؤثر سلبًا على البيئة. لذلك اقترح العلماء الروس والصينيون بديلاً يعتمد على إضافة كربونات الكالسيوم إلى الرمال، حيث يتم الحصول عليها عبر عملية ترسيب إنزيمية.

وفي المرحلة الأولى من البحث، استخرج العلماء إنزيم اليورياز من فول الصويا، ثم خلطوه مع محلول من اليوريا وكلوريد الكالسيوم. وأدت العملية الكيميائية التي جرت في درجة حرارة الغرفة ومن دون انبعاثات ضارة إلى تكوين كربونات الكالسيوم، وهي المادة نفسها الموجودة في الحجر الجيري، والتي تعمل على ربط حبيبات الرمل. ولتعزيز بنية المادة، أضاف الباحثون ألياف جوز الهند التي تساعد على منع تفتتها عند تعرضها للصدمات.

وقالت أستاذة قسم مواد ومنتجات البناء في جامعة جنوب الأورال الحكومية تامارا تشيرنيخ إن" ألياف جوز الهند تؤدي دورًا أساسيًا، إذ تعمل على تدعيم المادة كما تفعل قضبان التسليح في الخرسانة. وأضافت أن هذه الألياف تمنع انهيار المادة المقواة عند تعرضها لأحمال ديناميكية، مثل تأثير الأمواج أو هبوط الطائرات، مشيرة إلى أهمية ذلك في إنشاء المطارات والمرافئ في الجزر".

وخلال التجارب، حقق مزيج الرمال المقواة الذي يحتوي على نسب متساوية من الرمل الناعم والخشن و0.4% من ألياف جوز الهند أفضل النتائج. واختبر العلماء العينات من حيث مقاومتها للضغط والأحمال الديناميكية، وتبين أن زيادة نسبة كربونات الكالسيوم ترفع من قوة المادة. كما أظهرت التركيبة المثلى قدرة عالية على الحفاظ على تماسكها حتى عند تعرضها لصدمات قوية.

ويمكن استخدام هذه التقنية في تقوية التربة تحت مدارج الطائرات والمرافئ والحواجز البحرية وغيرها من المنشآت في المناطق الساحلية والجزرية. ويؤكد الباحثون أن هذه الطريقة صديقة للبيئة، وتعتمد على مواد محلية ولا تحتاج إلى عمليات حرق بدرجات حرارة عالية كما هو الحال في إنتاج الإسمنت، ما يساعد على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.