از دل دریا تا دیوار خانه؛ جلبک دریایی در خدمت مصالح پایدار

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، مقادیر زیادی جلبک قهوه‌ای، که معمولاً به عنوان سارگاسوم شناخته می‌شوند، به طور فزاینده‌ای در سواحل دور از زیستگاه‌های معمول خود در اقیانوس اطلس مرکزی ظاهر شده‌اند. در سال‌های اخیر، خطوط ساحلی در سراسر کارائیب، ایالات متحده و شمال برزیل شاهد تجمع بی‌سابقه این جلبک‌ها بوده‌اند.

در حالی که جلبک سارگاسوم نقش اکولوژیکی مهمی در اقیانوس‌های آزاد ایفا می‌کند، تجمع آن در ساحل به یک مشکل جدی تبدیل شده است. با تجزیه جلبک‌ها، گاز‌هایی آزاد می‌شوند که می‌توانند خطراتی را برای سلامت انسان ایجاد کنند.

فراتر از این، این توده‌های متراکم، گردشگری محلی را مختل می‌کنند، به شیلات آسیب می‌رسانند و تنوع زیستی اکوسیستم‌های ساحلی را تهدید می‌کنند و یک چالش پیچیده زیست‌محیطی و اقتصادی برای مناطق آسیب‌دیده ایجاد می‌کنند.

جلبک‌های دریایی سواحل دوباره زنده می‌شوند

همانطور که ژائو آدریانو روسیگنولو، استاد مهندسی بیوسیستم در دانشگاه سائوپائولو (USP)، توضیح می‌دهد، سارگاسوم معمولاً جمع‌آوری و بدون هیچ گونه استفاده عملی به محل‌های دفن زباله فرستاده می‌شود. روسیگنولو، که متخصص در به کارگیری اصول بیولوژیکی و مهندسی در چالش‌های زیست‌محیطی و کشاورزی است، مطالعه‌ای را رهبری کرد که به بررسی چگونگی استفاده از مقادیر زیاد جلبک‌های شسته شده در سواحل می‌پردازد.

تیم USP با همکاری محققان دانشگاه فدرال سائو کارلوس (UFSCar)، ترکیب جلبک‌ها را در خاک رس سرامیکی آزمایش کرد. این خاک رس‌ها می‌توانند در ساخت و ساز برای کاهش وزن بتن، بهبود آسایش حرارتی در دال‌ها و حتی در باغبانی استفاده شوند و یک زباله ساحلی مشکل‌ساز را به یک منبع ارزشمند و سازگار با محیط زیست تبدیل کنند.

برای آزمایش اثرات سارگاسوم بر روی خاک رس سرامیکی، محققان نمونه‌هایی حاوی ۲۰ درصد و ۴۰ درصد جلبک را در کنار نمونه‌های کنترل با ۰ درصد جلبک برای مقایسه تهیه کردند. مخلوط‌ها قالب‌گیری و سپس تف‌جوشی شدند، فرآیندی که خاک رس را از طریق حرارت بالا، در دما‌های ۸۰۰، ۹۰۰ و ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد با استفاده از اجاق‌های معمولی و مایکروویو، سخت می‌کند.

ارزیابی چرخه حیات، مزایای زیست‌محیطی جلبک‌ها در مصالح ساختمانی را آشکار می‌کند

پس از آماده‌سازی نمونه‌های سرامیکی، محققان مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را برای ارزیابی خواص کلیدی، از جمله جذب آب، تخلخل و مقاومت فشاری انجام دادند. آنها همچنین چرخه عمر خاک رس منبسط شده معمولی را با فرمولاسیون‌های جدید حاوی سارگاسوم مقایسه کردند. این ارزیابی چرخه عمر، تأثیر زیست‌محیطی یک محصول را از استخراج مواد اولیه تا دفع نهایی آن ارزیابی می‌کند و بینشی در مورد چگونگی ترکیب جلبک‌ها می‌تواند مصالح ساختمانی را پایدارتر کند.

این مطالعه نشان داد که افزودن سارگاسوم، چگالی مصالح سفالی سرامیکی سبک وزن را، به ویژه در ۴۰ درصد، کاهش می‌دهد، در حالی که تنها نمونه‌های پخته‌شده در مایکروویو، الزامات استحکام را در تمام دما‌ها برآورده می‌کنند. تجزیه و تحلیل چرخه عمر نشان داد که نسخه‌های تزریق‌شده با جلبک نسبت به رس منبسط‌شده معمولی، سازگارتر با محیط زیست هستند.

محققان به این نتیجه رسیدند که خاک رس سارگاسوم پخته شده در مایکروویو، راه حل مناسبی برای مدیریت جلبک‌های ساحلی، کاهش استفاده از منابع طبیعی و بهبود بهره‌وری انرژی در ساخت و ساز ارائه می‌دهد. همانطور که روسیگنولو بیشتر توضیح می‌دهد، این تیم با موفقیت ۳۰ درصد سارگاسوم را در پنل‌ها گنجاند و خاکستر سنگ آهک را به طور کامل جایگزین آن کرد، که منجر به موادی شد که استاندارد‌های فعلی را برآورده می‌کنند و در عین حال دوام و عملکرد مکانیکی را بهبود می‌بخشند.