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た。その中でも、廃棄ヘドロからの材料生成は傑出したプロジェクトの一つである。

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取得課程に在籍していたときに行われたと述べた。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調査を依頼しました。

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、その他の添加剤を混合して、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。添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、耐荷重性を備えた 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得ることができます」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ってCLSM材料を作成するプロセスを開発しました。

フオック准教授は、具体的な条件に応じて、水分と直接混合することも、乾燥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）。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、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配合を最適化しました。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。また、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つの方法だとPhuoc准教授は語った。従来の砂で埋める場合、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、それを受け入れます。 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、実際の製造コストを分析し、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。同氏は「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」と述べた。さらに、スラッジとフライアッシュの原料供給源は、品質の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を築くために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。実施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、この材料の長期的なパフォーマンスを追跡するために定期的に監視とサンプリングを行い、CLSM 材料の設計方法と構築方法を最適化しています。

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いるが、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組み込まれる材料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Phuoc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や環境影響評価、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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