施煉金術點淤成廈

http://paper.wenweipo.com [2013-12-13] 我要評論

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■施凱閔利用科學方法，將處理污水後所產生的污泥混入黏土，可以製作建材。香港文匯報記者曾慶威攝

都市固體廢物數量及種類繁多，其中處理污水過程中產生的大量污泥，因難以完全焚化，並可能變成新的有毒污染物，令人倍感棘手。香港大學土木工程系副教授施凱閔施展「煉金術」，讓廢棄的污泥「變成」高樓大廈；其原理是先透過「X射線衍射（X-ray diffraction）」分析污泥成分與相關原子組成等，並將之混入黏土進行加熱、合成等，「像煮菜一樣」進行配搭，以改變其原子結構方式，從而產生出不同硬度和密度材料特性供使用。例如生產建築材料，其合成物料堪稱「百變」，可分別用作建築物支柱、隔熱及隔音層板和防火物料等。 ■香港文匯報記者　馮晉研

對施凱閔來說，廢水污泥如同「寶藏」，他近年致力研究以科學方法，將污水重新製作成新材料，以廣泛應用於陶瓷、建築等不同層面的工業。他解釋說，污泥和其他垃圾經生物分解或焚燒後，雖然體積變小超過90%，但會產生灰塵問題，其中金屬物質也無法去除，反而可能改變特性變成有毒污染物，若埋藏於堆填區時處理不當，遇雨隨時溢出來，需進行二次處理。即使當中某些重金屬毒性及對人體健康風險較低，但放着不管，亦會造成資源浪費。

成分同建構異物理變化有別

不過，棄廢變寶的過程是一大學問，施凱閔指出，即使是相同的基本化學成分，但只要建構方式不同，材料物理變化便完全不同。日常所見黑色的石墨碳（Graphite）及鑽石（Diamond）便是最經典例子，兩者同樣由碳（Carbon）原子組成，但因結構差異，其形態、密度、硬度、質感以至導電性等都截然不同。故此，鑑定及材料合成步驟很重要，他的研究工作，是將有關污泥混入黏土，並藉加熱及合成等方式改變有關原子結構，製出可用新材料。

例如鋁化合物類的水廠污泥，若與含有鋅的泥土一同於超過攝氏1,150度焚燒，便能產生鋅鋁二氧四尖晶石（ZnAl2O4），此舉同時能讓泥土中的鋅處於穩定狀態，減低污染風險。

析圖譜測可能性原料搭配「像煮菜」

在都市中高科技與人工合成產品越來越多，而有關廢物屬多樣化物質的「綜合體」，施凱閔指出，合成新材料前需要找出當中成分比例，並以數學方法分析數據，了解材料與材料之間搭配的特性和關係。其團隊便是透過「X射線衍射」，藉材料標準圖譜，分析當中的成分、原子或分子結構等資料，待了解混合的物質成分、比例、材料搭配的可能性後，便按需要生產合用產品。「用甚麼原料，混甚麼東西。就像煮菜般，配甚麼原材、溫度和時間」。

至於建材應用方面，施凱閔說明，有別於傳統整幢建築全由水泥所製成，由廢棄物合成的新材料，可針對性配合使用目的來生產。

他舉例說，廢棄物可製作具承重量的建材，能夠支撐整幢建築物的主結構；至於大廈房與房間的牆身，則可合成較輕而強度足夠的材料作為牆中隔板，在不影響結構情況下，減低建築物負荷，並具隔音和隔熱等效果。他又補充說，下一步仍需更細緻的安全性研究，確保由廢物製作的材料完全無毒無害，才能正式投入使用。

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