Associate Professor Viet erforscht konkrete Werkstoffe aus Klärschlamm und Flugasche

Außerordentlicher Professor Dr. Huynh Trong Phuoc (Universität Can Tho) beteiligte sich an der Erforschung betonähnlicher Materialien aus Klärschlamm und Flugasche, die zum Nivellieren eingesetzt werden.

Außerordentlicher Professor Huynh Trong Phuoc (35 Jahre) wurde gerade mit dem Golden Globe Award 2023 für seine herausragenden Leistungen auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Forschung und Ausbildung ausgezeichnet, wobei die Herstellung von Materialien aus Klärschlamm eines der herausragendsten Projekte ist.

Außerordentlicher Professor Phuoc sagte, die Forschungsarbeit sei während seiner Doktorarbeit vor sieben Jahren an der National Taiwan University of Science and Technology durchgeführt worden. Damals beauftragte ein Abwasseraufbereitungsunternehmen in Taipeh eine Studie über die Verwendung des in der Fabrik anfallenden Schlamms als Material für eine interne Mülldeponie auf dem Campus.

Dr. Phuoc und sein Forschungsteam haben eine Formel zum Mischen von Sediment mit Flugasche und einer kleinen Menge Zement und anderen Zusatzstoffen entwickelt, um kontrolliertes Material mit geringer Festigkeit (CLSM) herzustellen. Der hinzugefügte Zement und die Zusatzstoffe schaffen eine günstige Umgebung für die chemischen Reaktionen von Flugasche und Sediment, wodurch ein CLSM-Material mit Tragfähigkeit entsteht.

Außerordentlicher Professor Dr. Huynh Trong Phuoc (2. von links) während seiner Studien- und Forschungszeit in Taiwan. Foto: NVCC

Er sagte, dass der Schlamm in Kläranlagen einen ziemlich hohen Gehalt an Siliziumdioxid (SiO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) enthalte, was der Zusammensetzung der Flugasche in Kohlekraftwerken ähnlich sei. Die Dichte und Partikelzusammensetzung dieser beiden Materialien unterscheiden sich nicht sehr stark, sodass sie sich sehr gut zum Mischen zur Herstellung von CLSM-Materialien eignen. „Je nach den spezifischen Anforderungen der bestellenden Einheit kann der Inhalt der einzelnen Materialkomponenten angepasst werden, um ein Produkt zu erhalten, das den Nutzungsanforderungen entspricht“, sagte er.

Das Forschungsteam hat ein Verfahren zur Herstellung von CLSM-Materialien unter Verwendung von Schlamm und Asche entwickelt, die direkt von Emissionsquellen ins Labor gebracht und ohne weitere Verarbeitung direkt verwendet werden.

Außerordentlicher Professor Phuoc sagte, dass es je nach den spezifischen Bedingungen direkt mit Feuchtigkeit vermischt oder trocken gemischt werden könne (die Materialien müssen vor der Verwendung getrocknet werden). Für CLSM-Materialien, die auf Deponien verwendet werden, entschied sich die Gruppe für das Nassmischverfahren, um Verarbeitungskosten zu sparen.

Schlammsammelstation im Werk für Forschungszwecke. Foto: NVCC

Nach zahlreichen Labortests, Auswertungen und Anpassungen optimierte das Team die Formel, damit das Produkt den Nutzungsanforderungen entsprach. Dies ist zugleich der schwierigste und zeitaufwändigste Schritt, da Konstruktionsberechnungen und Mischungen erforderlich sind. Das Team musste es immer wieder testen, denn jedes Mal, wenn sie eine kleine Menge einer Zutat anpassten, veränderten sich die Eigenschaften des Produkts dramatisch. Darüber hinaus haben auch die Mischmethode und der Mischprozess sowie die Art der verwendeten Ausrüstung großen Einfluss auf die Forschungsergebnisse.

Im Vergleich zu herkömmlichen Sandfüllmaterialien seien dies zwei völlig unterschiedliche Methoden, sagte Associate Professor Phuoc. Beim Füllen mit herkömmlichem Sand verlässt man sich auf die Energie der Walze, um das Material auf eine bestimmte Dichte zu verdichten und dann aufzunehmen. CLSM ist ein kontrolliertes Material mit geringer Festigkeit, ähnlich einer Betonart, das mit Eigenschaften für unterschiedliche Zwecke entwickelt wurde, was bedeutet, dass es vollständig an die Nutzungsanforderungen angepasst werden kann. Je höher die Qualitätsanforderungen, desto höher sind auch die Produktionskosten.

Das Material birgt großes Potenzial für die praktische Anwendung auf Mülldeponien. Allerdings müsse man, so Außerordentlicher Professor Phuoc, die tatsächlichen Produktionskosten analysieren und die langfristigen Auswirkungen auf die Umwelt beurteilen, um es als gängiges Deponiematerial in großem Maßstab einsetzen zu können. „Es müssen konkrete Normen und Vorschriften für die technischen Anforderungen an den Bau und die gesonderte Abnahme geben“, sagte er. Darüber hinaus muss die Quelle der Schlamm- und Flugaschematerialien hinsichtlich der Qualität stabil sein und große Reserven für die industrielle Produktion bieten, um eine Grundlage für die praktische Anwendung zu schaffen.

CLSM-Materialmikroskopiebild des Forschungsteams. Foto: NVCC

Die Forschung des Teams fand große Anerkennung und auf dem Gelände einer Wasseraufbereitungsanlage in Taipeh wurde eine Testdeponie eingerichtet. Erste Auswertungen unmittelbar nach der Umsetzung haben die hohe Anwendbarkeit der entworfenen Werkstoffform gezeigt. Das Forschungsteam führt regelmäßige Überwachungen und Probenentnahmen durch, um die Leistung dieses Materials auf lange Sicht zu verfolgen und die Design- und Konstruktionsmethoden für CLSM-Materialien zu optimieren.

Es gibt im Land einige Studien zur Verwendung von Flugasche und Schlamm als Füllmaterial, aber nicht viele davon wurden in wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht. Um diese Anforderungen in Vietnam erfüllen zu können, ist die Entwicklung einer Reihe technischer Standards als Grundlage für die Berechnung von Materialnormen erforderlich, die bei Brücken- und Straßenbauprojekten mit Mitteln aus dem Staatshaushalt berücksichtigt werden müssen.

Darüber hinaus muss die Rohstoffquelle Stabilität und Kontinuität gewährleisten, um Großprojekte durchführen zu können. Der Bedarf an Flugasche lässt sich decken, doch laut Associate Professor Phuoc ist es schwierig, den Schlammbedarf zu decken, da Wasseraufbereitungssysteme nur alle ein bis zwei Jahre ausgebaggert werden müssen. Er sagte, dass dieses Problem gelöst werden könne, indem man die Verwendung anderer Ressourcen zum Ersetzen des Schlamms erforsche oder die Formel ändere, um den Anteil der Rohstoffe zu erhöhen oder zu verringern und dabei weiterhin die Anforderungen zu erfüllen. „Derzeit gibt es Verkehrsbauunternehmen, die die Durchführung kleinerer Pilotprojekte vorschlagen und dann technische Standards, Umweltverträglichkeitsprüfungen und andere Verfahren für eine Massenumsetzung festlegen wollen“, sagte außerordentlicher Professor Phuoc.

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