சூரிய வெப்ப ஆற்றல்மூலம் கான்கிரீட் கழிவுகள் மறுசுழற்சி: ஐஐடி மெட்ராஸ் கண்டுபிடிப்பு

சென்னையில் உள்ள இந்திய தொழில்நுட்பக் கழக (ஐஐடி மெட்ராஸ்) ஆராய்ச்சியாளர்கள், கட்டுமானம் மற்றும் கட்டட இடிப்புகளின் போது கிடைக்கும் கழிவுகளை மறுசுழற்சி செய்ய சூரிய வெப்ப ஆற்றலை உள்ளடக்கிய சுத்திகரிப்பு முறையை உருவாக்கி உள்ளனர்.

கட்டட இடிபாடுகளில் இருந்து கிடைக்கும் கழிவுக் கான்கிரீட்டை, சூரிய கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தி வெப்பமடையச் செய்து மறுசுழற்சி கான்கிரீட்டை (Recyled Concrete Aggregae) உற்பத்தி செய்கின்றனர். இயந்திரங்களைக் கொண்டு நொறுக்குவதைக் காட்டிலும் இதன் தரம் அதிகமாகும். வழக்கமான கட்டமைப்புகளுக்குத் தேவைப்படும் தொழில்நுட்பத் தரத்துடன் இந்த கான்கிரீட் தயாரிக்கப்படுகிறது.

ராஜஸ்தானில் பிரம்மகுமாரிகள் அமைப்பின் தலைமையகமான சாந்திவனத்தில் உள்ள 'இந்தியா ஒன் சோலார் தெர்மல் பவர் பிளாண்ட்டில் (India One Solar Thermal Power Plant) இதற்கான செயல்விளக்கம் நடைபெற்றது.

அதிக அழுத்தத்தில் கிடைக்கும் நீராவியைப் பயன்படுத்தி மின்சாரம் தயாரிப்பதற்காக இங்கு 770 சூரியஒளி செறிவூட்டிகள் உள்ளன. 2017-ம் ஆண்டு முதல் இயங்கிவரும் இந்த ஆலையில் இருந்து, இதே பகுதியில் உள்ள 25,000 பேருக்கு நியாயமான கட்டணம் மற்றும் குறைந்த பராமரிப்புச் செலவுடன் மின்சாரம் வழங்கப்படுகிறது. கான்கிரீட் கழிவுகளை சுத்திகரிக்கும் முழு அளவிலான சோதனைகளுக்காக இரண்டு செறிவூட்டிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன.

வெப்பமாக்கலுக்கு செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், கான்கிரீட் கழிவுகள் தெர்மோ-மெக்கானிக்கல் செறிவாக்கம் செய்யப்பட்டு உயர்தரமான மறுசுழற்சிப் பொருளாகக் கிடைக்கிறது.

கான்கிரீட்டில் புளூ மெட்டல், மணல் ஆகியவற்றுக்கு மாற்றாக இவற்றைப் பயன்படுத்தலாம். இந்த முன்னோடி ஆய்வில், இடிப்புத் தளத்தில் இருந்து கொண்டுவரப்பட்ட கான்கிரீட்டை, செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தி, பிரதிபலிப்பான்கள், வார்ப்பிரும்பு மூலம் 550 டிகிரி செல்சியசுக்கும் அதிகமான வெப்பநிலையில் சூடாக்கப்பட்டது. அதனைத் தொடர்ந்து, இயந்திரம் மூலம் அவை மறுசுழற்சி கான்கிரீட்டாக மாற்றப்பட்டது.

இந்த ஆய்வில் கிடைக்கப் பெற்ற முடிவுகள் புகழ்பெற்ற, மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்ட இதழில் Materials and Structures (https://doi.org/10.1617/s11527-022-02065-w) வெளியிடப்பட்டது. ரோஹித் பிரஜாபதி,  சுரேந்தர் சிங், பி.கே.ஜெய்சிம்ம ரத்தோர், பேராசிரியர் ரவீந்திர கெட்டு ஆகியோர் இந்த ஆய்வுக் கட்டுரையை இணைந்து எழுதியிருந்தனர்.

இந்த ஆய்வு குறித்து ஐஐடி மெட்ராஸ்-ன் சிவில் என்ஜினியரிங் துறை வி.எஸ்.ராஜு ஆராய்ச்சிப் பேராசிரியரான பேரா. ரவீந்திர கெட்டு கூறுகையில்,  சூரியக் கதிர்வீச்சைக் கொண்டு தெர்மோமெக்கானிக்கல் செறிவாக்க முறையில் கழிவு கான்கிரீட்டுகளை நல்ல தரமுள்ள மறுசுழற்சிப் பொருளாக மாற்றி புதிய கான்கிரீட் தயாரிப்புக்கு வழங்க முடியும் என்பதை நிரூபிப்பதுதான் இந்த ஆய்வின் முக்கிய நோக்கமாகும். கழிவு கான்கிரீட்டை பெரிய அளவில் மறுசுழற்சி செய்ய செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்த முடியும் என்பதற்கான வலுவான ஆதாரங்களை இந்த ஆய்வு வழங்கி உள்ளது. கட்டுமானம், கட்ட்ட இடிப்புக் கழிவு செயலாக்கத்திற்குத் தேவைப்படும் ஆற்றல் இதனால் கணிசமான அளவுக்குக் குறைகிறது, மூலப்பொருள், மின்சாரம் ஆகியவற்றை சேமிப்பதால் பொருளாதார ரீதியாகவும் நன்மை பயக்கிறது என்றார்.

இந்த ஆய்வின் நோக்கங்களை மூன்று பிரிவுகளாகப் பிரிக்கலாம்- கான்கிரீட் கழிவுகளில் தெர்மோமெக்கானிக்கல் செயலாக்கத்திற்கு செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்துதல், கழிவுகளில் இருந்து உயர்தர மறுசுழற்சி கான்கிரீட்டை உற்பத்தி செய்தல், மறுசுழற்சி கான்கிரீட்டின் செயல்திறனைமதிப்பிட்டு அதன் மூலம் கான்கிரீட் கழிவுகளை மறுசுழற்சி செய்ய முடியும் என்பதை உணர்த்துதல்.

இந்த ஆய்வின் மூலம் கிடைக்கப் பெற்ற முக்கிய முடிவுகளின் சுருக்கத்தை பின்வருமாறு கூறலாம்: ரிஃப்ளெக்டர் ரிசீவர் அமைப்பைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் 500 டிகிரி செல்சியஸ் அளவுக்குத் தேவையான வெப்பநிலையைக் கிடைக்கச் செய்வதுடன், நீண்ட நேரத்திற்கு அதனைப் பராமரிக்கவும் முடிவும் என்பது தெரிய வந்துள்ளது.

மின்சார உலைகளில் தயாரிக்கப்படும் மறுசுழற்சி கான்கிரீட் மொத்த அளவுடன் ஒப்பிடக்கூடிய அளவில் இருந்தது கண்டறியப்பட்டது - மொத்த கான்கிரீட்டின் அளவில் 90 சதவீதம் மறுசுழற்சியால் கிடைக்கப் பெற்றது.

மறுசுழற்சி கான்கிரீட்டைப் பயன்படுத்தி கான்கிரீட் தயாரிக்கப்பட்டதன் மூலம், வழக்கமான கான்கிரீட் பயன்பாடுகளுக்கும் பொருத்தமாக இருப்பது ஆரம்பகட்ட முடிவுகளில் தெரிய வந்துள்ளது. பொதுவாக, கட்டடங்களைக் கட்டுவதற்கு உலகிலேயே கான்கிரீட் தான் அதிகளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் ஆண்டுக்கான தயாரிப்பு 10 முதல் 30 பில்லியன் டன்களாக இருக்கலாம் என மதிப்பிடப்பட்டு உள்ளது.

கட்டுமானப் பயன்பாட்டிற்காக கான்கிரீட்டின் உலக அளவிலான நுகர்வு 2024- ம் ஆண்டில் 63 பில்லியன் டன் என்ற அளவை எட்டும் என எதிர்பார்க்கப்படுவதாக ஆய்வுகளின் மூலம் கண்டறியப்பட்டு உள்ளது.

குவாரிகள், சுரங்கங்கள் ஆகியவற்றை விரிவுபடுத்துவதால் தற்போது நடைமுறையில் உள்ள மொத்த தேவைகளும் பூர்த்தி செய்யப்படுகின்றன.

இவ்வாறு செய்வதன் மூலம் முதன்மையான கனிம வளங்கள் அருகிக் கொண்டு போவதற்கு வழிவகுக்கிறது. சுற்றுச்சூழலுக்கு கடுமையான பாதிப்பை ஏற்படுத்துவதைத் தவிர்க்கும் வகையில், ஆற்றுமணலை அள்ளுவதற்கு பல நாடுகள் தடை விதித்துள்ளதால், மணல் கிடைப்பதில் கடும் தட்டுப்பாடு நிலவி வருகிறது.

மறுபுறம், கட்டுமானப் பணிகள் காரணமாக கணிசமான அளவுக்கு கழிவுகள் உருவாகின்றன. ஆண்டொன்றுக்கு 3 பில்லியன் டன் அளவுக்கு கட்டுமானக் கழிவுகள் உருவாகலாம் என மதிப்பிடப்பட்டு உள்ளது. வளர்ச்சி அடைந்த சில நாடுகள் கட்டுமானம் மற்றும் கட்டட இடிப்புகளில் 90 சதவீத அளவுக்கு மறுசுழற்சி செய்துவிடுகின்றன. இருப்பினும் பிற நாடுகள் மிகப் பெரிய அளவுக்கு நிலப்பரப்புகளில் கட்டுமானக் கழிவுகளை கொட்டிக் குவித்து வருகின்றன.

கட்டுமானம் மற்றும் கட்டட இடிப்புகளால் ஏற்படும் கழிவுகளை மறுசுழற்சி செய்வதன் மூலம் கிடைக்கும் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவது சரியான மாற்று வழிமுறையாகும். இதனால் சுரங்கள் தோண்டப்படுவது குறைவதுடன் நிலப்பகுதிகளில் கட்டடக் கழிவுகளைக் கொட்டி நிரப்புவதும் தவிர்க்கப்படும். செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் போது, வழக்கமான தெர்மோமெக்கானிக்கல் நுட்பங்களில் வெளியாகும் தீங்கு விளைவிக்கக் கூடிய உமிழ்வுகளின் அளவைக் கட்டுப்படுத்த தற்போதைய ஆய்வு முயற்சிகளை மேற்கொண்டு உள்ளது.