Sebuah tim peneliti Washington State University memecahkan masalah limbah berteknologi tinggi sekaligus menanggapi tantangan lingkungan dari limpasan air hujan.
Para periset telah menunjukkan bahwa mereka dapat memperkuat perkerasan yang dapat menyerap air dengan menambahkan material komposit serat karbon. Metode daur ulang mereka, yang dijelaskan dalam Journal of Material in Civil Engineering edisi Maret , tidak memerlukan banyak energi atau bahan kimia – faktor penting untuk mendaur ulang bahan limbah.
Berbeda dengan perkerasan kedap air yang digunakan untuk sebagian besar jalan dan tempat parkir, beton berpori-pori memungkinkan air hujan mengalir tanpa hambatan dan merembes ke dalam tanah di bawahnya. Karena meningkatnya kekhawatiran terkait banjir di daerah perkotaan dan persyaratan untuk mengendalikan limpasan air hujan, beberapa kota telah mencoba menggunakan beton berpori di tempat parkir dan jalan-jalan dengan lalu lintas rendah. Tapi karena sangat berpori, tidak tahan lama sebagaimana beton tradisional yang digunakan di jalan raya.
Daur ulang serat karbon
Komposit serat karbon, sementara itu, telah menjadi semakin populer di berbagai industri. Super ringan dan kuat, bahannya digunakan dalam segala hal mulai dari sayap pesawat hingga turbin angin dan mobil. Sementara pasar tumbuh sekitar 10 persen per tahun, namun, industri belum menemukan cara untuk mendaur ulang limbah mereka dengan mudah, yaitu sebanyak 30 persen bahan yang digunakan dalam produksi.
Dipimpin oleh Karl Englund , profesor riset asosiasi, dan Somayeh Nassiri , asisten profesor di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, para peneliti menambahkan potongan komposit serat karbon yang mereka terima dari fasilitas manufaktur Boeing ke dalam campuran beton mereka sebelumnya. Mereka menggunakan penggilingan mekanik untuk memperbaiki potongan komposit dengan ukuran dan bentuk yang ideal. Bahan yang ditambahkan sangat meningkatkan daya tahan dan kekuatan beton yang dapat ditembusi air atau berpori-pori.
“Dari segi kekuatan lentur, kami mendapat hasil yang sangat bagus – sekuat beton tradisional, terlebih lagi sangat cepat dalam menyerap air,” kata Nassiri.
Penggilingan vs panas atau bahan kimia
Para peneliti menggunakan teknik penggilingan murah daripada memanaskan atau bahan kimia untuk menciptakan elemen penguat dari komposit limbah serat karbon. Mereka mempertahankan dan memanfaatkan kekuatan asli dari komposit dengan mempertahankannya dalam bentuk komposit yang diperbaiki. Campuran mereka juga dibutuhkan dengan menggunakan banyak material komposit, yang ideal untuk penghasil limbah.
“Anda sudah buang sampah – Anda tidak bisa menambahkan banyak uang untuk sampah dan mendapatkan produk,” kata Englund. “Kuncinya adalah meminimalkan energi dan menekan biaya.”
Bahan komposit tersebar di seluruh campuran perkerasan jalan untuk memberikan kekuatan seragam.
Pengujian dan pengarusutamaan
Sementara mereka telah menunjukkan karya material pada skala laboratorium, para periset mulai melakukan tes dunia nyata untuk aplikasi perkerasan. Mereka juga bekerja sama dengan industri untuk mulai mengembangkan rantai pasokan.
“Di laboratorium ini bekerja untuk meningkatkan daya tahan dan kekuatan perkerasan berpori,” kata Nassiri. “Langkah selanjutnya adalah mencari tahu bagaimana membuatnya menjadi mainstream dan meluas.”
Penelitian untuk proyek ini dimungkinkan melalui kemitraan dengan Perusahaan Boeing.