“วัสดุทดแทนซีเมนต์” งานวิจัยเด่นจาก มทร.ขอนแก่น ต่อยอดจากเศษไบโอแมสเหลือทิ้ง

“วัสดุทดแทนซีเมนต์” ผลงานเด่นจากอาจารย์วิศวะ มทร.ขอนแก่น ต่อยอดนำวัสดุเหลือใช้ประเภทเถ้าไบโอแมสชนิดต่างๆ ผสมยางพารากลายเป็นวัสดุชนิดใหม่คล้ายซีเมนต์ ใช้ทำไม้หมอนรางรถไฟหรือเทถนน พบจุดเด่นแห้งเร็ว เนื้อวัสดุแกร่ง ถูกกว่าคอนกรีต 10-20%  ทั้งช่วยกระตุ้นปริมาณการใช้ยางพาราในประเทศ

งานนี้เป็นผลงานวิจัยของ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.เจริญชัย ฤทธิรุทธ จากสาขาวิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาเขตขอนแก่น  ด้วยความเชี่ยวชาญในด้านวัสดุศาสตร์  และมีความสนใจในการคิดค้นวัสดุใหม่ๆ  เมื่อมีการรณรงค์ให้มีการใช้ประโยชน์จากยางพาราในรูปแบบต่างๆ  จึงกลายเป็นโจทย์ให้คิดค้นหาวิธีใช้ประโยชน์จากยางพาราให้มากขึ้น  ด้วยการทดลองนำมาใช้เป็นวัสดุทำถนน  โดยการเติมน้ำยางลงในปูนซีเมนต์  แต่กลับล้มเหลวด้วยความไม่ตั้งใจจึงทดลองเติมน้ำยางพาราลงในเถ้าวัสดุเหลือทิ้งที่พบเห็นจำนวนมาก เช่น เถ้าจากโรงงานผลิตไฟฟ้า  เถ้าจากโรงงานอาหารสัตว์ หรือเถ้าจากผลิตผลการเกษตร กลับพบว่าได้ผลดีมาก กลายเป็นวัสดุชนิดใหม่ทันที

“ตอนแรกก็พยายามคิดว่า ทำยังไงเราจะใช้ยางพาราให้มากขึ้น ก็ลองเติมลงในปูนซีเมนต์ แต่ก็ไม่ได้ผล เพราะในวัสดุปูนซีเมนต์ปกติประจุไม่เหมือนกัน  ทำให้เมื่อเติมน้ำยางพาราลงไปจะเกาะกันเป็นก้อน  แต่เมื่อเปลี่ยนเป็นเถ้าจากวัสดุเหลือทิ้ง พวก biomass ต่างๆ กลับให้ผลที่ดี นั่นเพราะประจุของวัสดุเถ้าที่เราใช้มันใกล้เคียงกัน  เมื่อเติมน้ำยางลงไปจะกระจายไปทั่วคอนกรีต  กลายเป็นเนื้อเดียวกัน”  ผศ.เจริญชัย กล่าว

เมื่อสามารถคิดค้นวัสดุชนิดใหม่ได้แล้วก็ต้องลองไปทดสอบประสิทธิภาพกัน  ทางคณะผู้วิจัยได้ทดลองนำไปทำถนนเพื่อใช้งานจริง ในพื้นที่ตำบลพระลับ อำเภอเมืองขอนแก่น  โดยเทเป็นถนนขนาดกว้าง 4 เมตร  ยาว 8 เมตร  หนา 15 เซ็นติเมตร  ผลการทดลองพบข้อมูลที่น่าตื่นเต้นว่า  วัสดุชนิดใหม่นี้มีคุณสมบัติไม่แตกต่างจากคอนกรีตทั่วไป แต่ใช้เวลาเซ็ตตัวน้อยมาก เพียง 30 นาทีก็แข็งพอให้รถวิ่งผ่านได้  ยิ่งเมื่อเวลาผ่านไปในสภาพอากาศร้อนจัด เนื้อวัสดุก็ยิ่งแข็งแกร่งยิ่งขึ้น ขณะที่ต้นทุนการผลิตเท่ากับคอนกรีตทั่วไป

ผศ.เจริญชัย กล่าวว่า “ประเด็นที่จะใช้คือ เมื่อไรที่มันมีการซ่อมเกิดขึ้น มันต้องปิดการจราจร  เราก็ต้องพยายามทำให้คอนกรีตแข็งแรงให้เร็วที่สุด  เพราะฉะนั้นปูนที่นำมาใช้ก็จะต้องเป็นปูนชนิดพิเศษสำหรับงานซ่อมผมเคยไปถามผู้ประกอบการที่เขาทำเกี่ยวกับวัสดุซ่อม เขาบอกว่า เขาเคยนำเข้าวัสดุซ่อมขนาด 1 ตร.ม. หนา 1 มิลลิเมตร เขาขายกันที่ 1,500 บาท แต่ถนนที่ผมทดลองเทหนา 150 มม. แต่มีราคาเท่ากับคอนกรีตทั่วไป ก็เลยคิดว่าเป็นจุดเด่นในด้านที่ว่าเป็นวัสดุซ่อมที่ใช้เวลาแห้งน้อยมาก และราคาถูกกว่า

เพราะวัสดุที่เรานำมาใช้ มันคือของเหลือทิ้ง 100% จากการกระบวนการผลิตไฟฟ้า หรือการผลิตอาหารสัตว์บ้าง หรือกระบวนการทางการเกษตร  เพราะฉะนั้นวัสดุที่เป็นเถ้าเหลือทิ้งเหล่านี้  เราสามารถเอามาใช้ได้ทั้งหมด เพิ่มมูลค่า และลดปัญหาในการทิ้งวัสดุเหล่านี้ เพราะปีหนึ่งๆ ประเทศ ไทยจะมีเศษเหลือทิ้งเหล่านี้ไม่น้อยกว่า 10-20 ล้านตัน เฉพาะในภาคอิสานที่เรากำลังสนใจคือนำเถ้าที่เหลือทิ้งจากการผลิตอาหารสัตว์มาใช้ เพราะแต่ละวันจะมีเถ้าเหลือทิ้งประมาณ 500 กก.ต่อโรงงานหนึ่งโรง  นอกจากนั้นก็มีเถ้าของโรงงานกระดาษ และเถ้าของโรงงานน้ำตาล”

นอกจากใช้เป็นวัสดุซ่อมแซม วัสดุใหม่นี้สามารถนำไปใช้ทำอะไรได้อีกบ้าง เจ้าของงานวิจัย กล่าวว่า สามารถเอาไปใช้ทำถนนและผลิตไม้หมอนรถไฟ  ซึ่งปัจจุบันนี้ประเทศไทยมีการขยายเส้นทางทางรางขึ้นมากมาย ทั้งรถไฟและรถไฟฟ้า หากเราคำนวณดีๆ จะพบว่า ความต้องการใช้ไม้หมอนรถไฟจะสูงถึงสิบล้านแท่ง ซึ่งเป็นปริมาณมหาศาล

แต่เมื่อถามถึงต้นทุนการผลิต พบว่า สิ่งที่คิดค้นได้ขณะนี้มีราคาเท่ากับคอนกรีตทั่วไป  แต่ยังเป็นราคาในห้องวิจัย  ซึ่งหากมีการผลิตเชิงพาณิชย์คาดว่า ราคาของวัสดุชนิดนี้จะถูกกว่าคอนกรีตทั่วไปร้อยละ 10-20  แต่หัวใจสำคัญของงานนี้คือ การใช้วัสดุเหลือทิ้งทั้งหมด  แทนที่จะมีค่าใช้จ่ายในการขนวัสดุเหล่านี้ไปทิ้ง  ก็นำมาต่อยอดเป็นวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์ได้  ลดปริมาณคาร์บอนเครดิตของประเทศลงได้มาก  “เพราะการผลิตปูนซีเมนต์ 1 ตัน จะผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1 ตันเหมือนกันในกระบวนการผลิตทุกขั้นตอน   แต่การผลิตวัสดุของเราเป็น 0  ในด้านสิ่งแวดล้อมวัสดุของเราจะตอบโจทย์ได้ดีกว่าปูนซีเมนต์แน่นอน  ตอนนี้เรากำลังคุยกับทางสภาอุตสาหกรรมจังหวัดว่ามีความเป็นไปได้เพียงไรหากจะผลิตมาใช้งานในจังหวัดเราเองก่อน”  ผศ.เจริญชัย กล่าว

ยิ่งไปกว่านั้นจากการวิจัย พบว่า ในการนำไปทำถนน หากเติมน้ำยางพาราลงไปร้อยละ 1 จะสามารถเพิ่มคุณสมบัติของเนื้อวัสดุได้ดีขึ้น   “ทุกปีประเทศเราจะใช้ปูนซีเมนต์ประมาณ 50-60 ล้านตัน  หากเราใช้ยางพาราร่วมด้วยเพียง 1% เราก็จะใช้น้ำยางพารา 5-6 แสนตันต่อปี  ตอนนี้เราพบว่า ยางพาราที่เราผสมกับตัวถนนคอนกรีต เราใช้เพียง 1% มันจะเพิ่มคุณสมบัติทางกล กำลังรับแรงอัด การขัดสี ความยืดหยุ่น ได้ดีขึ้น  เหมาะสมสำหรับการทำถนน  หากถนน 1 กิโลเมตร กว้าง 6 เมตร เราจะใช้ยางพาราประมาณ 2.2 ตัน  เพราะฉะนั้นหากใช้กับถนนหนึ่งเส้นทางจะมีการใช้น้ำยางพาราในปริมาณมหาศาล”

นอกจากนั้นในวันที่ 14 มิถุนายนที่ผ่านมา ทีมผู้ทรงคุณวุฒิจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย หรือ สกว.ได้เดินทางมาติดตามความก้าวหน้าของงานวิจัยชินนี้  โดยพบว่ามีความโดดเด่นน่าสนใจ และสามารถผลักดันให้เกิดการผลิตเพื่อการใช้งานจริงต่อไป

นางณพรัตน์ วิชิตชลชัย  ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรมยาง การยางแห่งประเทศไทย ในฐานะผู้ทรงคุณวุฒิของ สกว.กล่าวว่า “ที่ผ่านมา มีคนเอาน้ำยางพาราไปผสมในซีเมนต์แต่ไม่ได้เอามาทำถนน เอาไปทำอิฐมวลเบา ใช้เป็นวัสดุซ่อม ฉาบ โดยผสมลงในซีเมนต์  แต่สำหรับงานนี้ถือเป็นงานแรกที่ไม่ใช้ซีเมนต์ แต่ใช้เถ้าลอยแทน

ประเทศเราใช้ยางพาราปีละประมาณ 500,000-600,000 ตัน  แต่ผลิตได้ปีละประมาณ 4 ล้านตัน เป็นอันดับ 1 ของโลก 80% ส่งขายในรูปยางแผ่นหรือน้ำยางข้นไปต่างประเทศ  สำหรับงานวิจัยนี่ก็ถือว่า จะช่วยส่งเสริมให้มีการใช้ยางพารามากขึ้น ใช้เถ้าลอยแทนซีเมนต์ และเอายางเข้าไปช่วยเสริม ก็สามารถเอาไปใช้ได้ทั้งส่วนที่ซ่อมแซมและส่วนที่ทำถนนจริงๆ  แต่ทาง สกว.เราก็ต้องการผลักดันว่า ถ้าจะทำถนนยางพาราก็ต้องทำให้ถึงขั้นที่มีมาตรฐาน เพราะถนนเป็นเรื่องของความปลอดภัย ก็คงต้องทำต่อเนื่องในงานวิจัยขั้นต่อไป

อีกอย่างสิ่งที่ทาง สกว. ต้องการเน้นในฐานะผู้ให้ทุนสำหรับงานวิจัยนี้คือ เป็นงานที่รักษาสิ่งแวดล้อม ลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้มาก  เพราะฉะนั้นถ้าสามารถใช้วัสดุนี้ก็จะช่วยรักษาสิ่งแวดล้อม เพิ่มปริมาณการใช้ยางพารา และช่วยทำให้ถนนแข็งแรง ทนทานขึ้น ได้ประโยชน์หลายด้าน”