ヴィエット准教授は下水汚泥とフライアッシュからコンクリート材料を研究している

カントー大学のHuynh Trong Phuoc准教授は、下水汚泥とフライアッシュから作ったコンクリートのような材料を平坦化に応用する研究に参加しました。

フイン・チョン・フオック准教授（35歳）は、科学研究と研修の分野での優れた業績が認められ、2023年のゴールデングローブ賞を受賞しました。その中でも、廃汚泥からの材料生成は傑出したプロジェクトの一つです。

フオック准教授は、この研究は7年前、国立台湾科技大学で博士号を取得していたときに行われたと語った。当時、台北の廃水処理会社は、工場で利用可能な汚泥をキャンパス内の埋め立て材料として利用する研究を依頼しました。

フオック博士と彼の研究チームは、堆積物とフライアッシュ、少量のセメントやその他の添加物を混合して、制御された低強度材料（CLSM）を作成するための配合を開発しました。追加されたセメントと添加剤により、フライアッシュと堆積物が化学反応に参加するための好ましい環境が作り出され、耐荷重能力を備えた CLSM 材料が形成されます。

台湾で勉強と研究をしていた頃のHuynh Trong Phuoc准教授（左から2番目）。写真: NVCC

同氏は、下水処理場の汚泥には二酸化ケイ素（SiO2）と酸化アルミニウム（Al2O3）がかなり多く含まれており、これは石炭火力発電所のフライアッシュの成分に似ていると述べた。これら 2 つの材料の密度と粒子組成はそれほど変わらないため、混合して CLSM 材料を作るのに非常に適しています。 「発注元の具体的なニーズに応じて、各材料成分の含有量を調整し、使用要件を満たす製品を製造することが可能です」と彼は述べた。

研究チームは、排出源から直接研究室に持ち込まれ、それ以上処理せずにそのまま使用される汚泥と灰を使用して CLSM 材料を作成するプロセスを開発しました。

フック准教授は、具体的な条件に応じて、水分と直接混合することも、乾いた状態で混合することもできる（使用前に材料を乾燥させる必要がある）と述べた。埋め立てに使用される CLSM 材料については、処理コストを節約するために湿式混合法を選択しました。

研究目的で工場の汚泥を収集する段階。写真: NVCC

多くの実験室テスト、評価、調整を経て、チームは製品が使用要件を満たすように処方を最適化しました。これは設計計算と混合を必要とする最も困難で時間のかかるステップでもあります。チームは、成分の量を少しずつ調整するたびに製品の特性が劇的に変化するため、何度もテストを繰り返す必要がありました。さらに、混合方法やプロセス、使用する機器の種類も研究結果に大きく影響します。

従来の砂充填材と比較して、これらは全く異なる2つの方法であるとPhuoc准教授は述べた。従来の砂で充填する場合、ローラーのエネルギーを利用して材料を設計密度まで圧縮し、その後受け入れる。 CLSM は、さまざまな目的に対応できるように特性が設計されたコンクリートの一種のような、制御された低強度材料であり、使用要件に応じて完全に調整できます。品質要件が高くなるほど、生産コストも高くなります。

この材料は埋め立て地での実用化に大きな可能性を秘めているが、一般的な埋め立て地材料として大量に使用できるようにするには、実際の生産コストを分析し、長期的な環境影響を評価する必要がある、とフック准教授は述べた。 「建設と個別の承認に関する技術的要件に関する具体的な基準と規制が必要だ」と彼は述べた。さらに、汚泥やフライアッシュの原料となる原料は、品質面で安定した収集源が必要であり、工業生産規模で実用化の基盤となる大きな埋蔵量を提供する必要があります。

研究チームのCLSM材料顕微鏡画像。写真: NVCC

チームの研究は高く評価され、台北の水処理場の敷地内に試験的な埋立地が設置されました。実装直後の予備評価では、設計された材料形状の高い適用性が実証されました。研究チームは、CLSM 材料の設計方法と構築方法を最適化すべく、この材料の長期的な性能を追跡するために定期的に監視とサンプリングを行っています。

フライアッシュやスラッジを充填材として利用する研究は国内でいくつか行われてきたが、科学論文として発表されたものは多くない。ベトナムで適用するには、国家予算資本を使用する橋梁および道路プロジェクトに含まれる物質基準を計算するための基礎となる一連の技術基準を開発する必要があります。

さらに、大規模なプロジェクトを遂行するためには、原材料の供給源が安定性と継続性を確保する必要があります。フライアッシュは満たせるが、水処理システムは1～2年に1回浚渫するだけでよいため、汚泥の要件を満たすのは難しいと、フォック准教授は述べている。同氏は、この問題は、汚泥の代わりに他の資源を使用することを研究するか、要件を満たしながら原料の割合を増減する配合を変更することで解決できると述べた。 「現在、小規模なパイロットプロジェクトを実施し、その後、大量導入に向けて技術基準、環境影響評価、その他の手順を確立することを提案している交通建設会社がある」とフック准教授は述べた。

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