นวัตกรรมการเปลี่ยนรูปคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อผลิตคอนกรีตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนี้ ได้พัฒนากระบวนการดักจับและกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ด้วยผงเหล็ก ในระดับห้องปฏิบัติ และนำผลิตภัณฑ์เฟอร์รัสคาร์บอเนตที่ได้ไปผสมกับส่วนผสมให้อยู่ในรูปของ “เฟอร์ร็อก” จากนั้นนำมาใช้เป็นวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์สำหรับผลิตเป็นคอนกรีตผสม โดยให้ค่าความแข็งแรงของคอนกรีตตามมาตรฐานอุตสาหกรรม (มอก.) สามารถนำไปใช้เป็นวัสดุคอนกรีตทางเลือกในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ประเภท 1 สำหรับงานโครงสร้าง ซึ่งผลงานวิจัยสามารถแสดงได้ 4 ส่วน ดังนี้ ส่วนที่ 1 ด้านการศึกษาการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยก้อนวัสดุผสมผงเหล็ก ได้ดำเนินการโดยการผสมและขึ้นรูปตัวอย่างก้อนวัสดุผสมผงเหล็ก ที่สัดส่วนผงโลหะเหล็กในปริมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ กับวัสดุส่วนผสมอื่น ๆ ได้แก่ เถ้าลอย, แคลเซียมคาร์บอเนต,เมตาเกาลิน และกรดออกซาลิก ที่สัดส่วน 20, 10, 8 และ 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก พบว่า เมื่อระยะเวลาการบ่มในบรรยากาศของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่นานขึ้นจะทำให้สีของก้อนวัสดุผสมผงเหล็กด้านนอกเข้มขึ้น และสีจะจางลงสู่ภายใน ซึ่งหมายถึงอาจเกิดเป็นสารประกอบเฟอร์รัสคาร์บอเนตที่เพิ่มขึ้น โดยปริมาณการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ของก้อนวัสดุผสมผงเหล็กได้ 0.0271 กรัมคาร์บอนไดออกไซด์ต่อกรัมวัสดุ ส่วนที่ 2 ได้ทำการศึกษาการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสารเคมีชนิดต่าง ๆ ในระดับห้องปฏิบัติการ ได้แก่ สารละลายเหล็กไอออน, สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์, สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ และสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ในการทดสอบได้ใช้สารละลายกลุ่มไฮดรอกไซด์ ที่ความเข้มข้น 1 โมลาร์ ปริมาตร 1 ลิตร เทียบกับการใช้สารละลายเหล็กไอออนที่เตรียมจากการละลายเหล็ก 400 กรัม ในน้ำ 1 ลิตร ดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความเข้มข้น 100 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร อัตราการไหลก๊าซ 25 ลิตรต่อนาที ผลการศึกษา สรุปได้ว่า สารละลายเหล็กไอออน, สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์, สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ และสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์ สามารถดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เท่ากับ 2.12, 26.33, 9.18 และ 2.04 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร ตามลำดับ และการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสารละลายเหล็กไอออน จะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์เฟอร์รัสคาร์บอเนต 2.071 กรัมต่อกรัมโลหะเหล็ก ซึ่งผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกนำไปใช้ศึกษาเพื่อใช้ประโยชน์ต่อไป ส่วนที่ 3 ได้ศึกษาการใช้สารประกอบเฟอร์รัสคาร์บอเนตขึ้นรูปเป็นวัสดุผสมในซีเมนต์เพสต์ มอร์ตาร์ และคอนกรีต โดยพิจารณาใช้วัสดุทดแทน Cement : FeCO3 และ Cement : Ferrock เป็นส่วนผสมที่สัดส่วน 0-100 เปอร์เซ็นต์ พบว่า สัดส่วน Cement : FeCO3 และ Cement : Ferrock ที่ทำให้สมบัติทางวิศวกรรมของก้อนตัวอย่างซีเมนต์เพลสอยู่ในค่ามาตรฐานอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ ประเภท 1 สำหรับงานโครงสร้าง คือที่สัดส่วน 80:20 – 40:60 ทั้งกรณีผสมในรูปเฟอร์รัสคาร์บอเนต และในรูปเฟอร์ร็อก โดยที่สัดส่วนดังกล่าว จะให้ค่าความแข็งแรงต่อแรงอัด อยู่ในช่วง 28.72-56.27 และ 28.09-39.25 เมกกะปาสคาล และค่าการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ อยู่ในช่วง 0.076-0.228 และ 0.047-0.140 กิโลกรัมคาร์บอนไดออกไซด์ต่อกิโลกรัมวัสดุ. ตามลำดับ เมื่อขึ้นรูปเป็นมอร์ตาร์ และคอนกรีต พบว่า สมบัติทางวิศวกรรม ยังอยู่ในค่ามาตรฐานที่จะนำไปใช้ประโยชน์ในงานโครงสร้างได้ โดยกรณีมอร์ตาร์ที่ผสม เฟอร์รัสคาร์บอเนต และเฟอร์ร็อก จะให้ค่าความแข็งแรงต่อแรงอัด อยู่ในช่วง 4.80-21.03 และ 18.04-18.33 เมกกะปาสคาล และค่าการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ อยู่ในช่วง 0.020-0.061 และ 0.012-0.037 กิโลกรัมคาร์บอนไดออกไซด์ต่อกิโลกรัมวัสดุ ตามลำดับ แต่กรณีคอนกรีตที่ผสม ควรผสมเฟอร์รัสคาร์บอเนตและเ…

ระดับความพร้อมของโครงการ