Tha fiodh nàdarrach agus meatailt air a bhith nan stuthan togail riatanach do dhaoine airson mìltean de bhliadhnaichean. ’S e innleachd o chionn ghoirid a th’ anns na poileamairean sintéiseach ris an can sinn plastaig a spreadh san 20mh linn.
Tha feartan aig meatailtean agus plastaig a tha freagarrach airson cleachdadh gnìomhachais agus malairteach. Tha meatailtean làidir, teann, agus san fharsaingeachd seasmhach ri èadhar, uisge, teas, agus cuideam cunbhalach. Ach, feumaidh iad barrachd ghoireasan cuideachd (a tha a’ ciallachadh nas daoire) gus na toraidhean aca a dhèanamh agus a ghrinneachadh. Bidh plastaig a’ toirt seachad cuid de na gnìomhan a tha aig meatailt agus aig an aon àm a’ feumachdainn nas lugha de mhais agus tha e glè shaor a dhèanamh. Faodar na feartan aca a ghnàthachadh airson cha mhòr cleachdadh sam bith. Ach, bidh plastaig malairteach saor a’ dèanamh stuthan structarail uamhasach: chan e rud math a th’ ann an innealan plastaig, agus chan eil duine airson fuireach ann an taigh plastaig. A bharrachd air an sin, bidh iad gu tric air an grinneachadh bho chonnadh fosail.
Ann an cuid de thagraidhean, faodaidh fiodh nàdarrach farpais ri meatailtean agus plastaig. Tha a’ mhòr-chuid de dhachaighean teaghlaich air an togail air frèamaichean fiodha. Is e an duilgheadas gu bheil fiodh nàdarrach ro bhog agus ro fhurasta a mhilleadh le uisge gus plastaig agus meatailt a chuir na àite a’ mhòr-chuid den ùine. Tha pàipear a chaidh fhoillseachadh o chionn ghoirid anns an iris Matter a’ sgrùdadh cruthachadh stuth fiodha cruaidh a tha a’ faighinn thairis air na crìochan sin. Thàinig an rannsachadh seo gu crìch le cruthachadh sgeinean is tairnnean fiodha. Dè cho math ‘s a tha an sgian fiodha agus an cleachd thu i uair sam bith a dh’ aithghearr?
Tha structar snàithleach fiodha air a dhèanamh suas de mu 50% ceallalòs, polymer nàdarra le feartan neart math ann an teòiridh. Is e lignin agus hemicellulose a’ mhòr-chuid den leth eile den structar fiodha. Ged a bhios ceallalòs a’ cruthachadh snàithleanan fada, làidir a bheir cnàimh-droma neart nàdarra don fhiodh, chan eil mòran structar co-leanailteach aig hemicellulose agus mar sin chan eil e a’ cur dad ri neart na fiodha. Bidh lignin a’ lìonadh nam beàrnan eadar snàithleanan ceallalòs agus a’ coileanadh ghnìomhan feumail airson fiodh beò. Ach airson adhbhar dhaoine fiodh a dhlùthadh agus a shnàithleanan ceallalòs a cheangal nas teinne ri chèile, thàinig lignin gu bhith na bhacadh.
Anns an sgrùdadh seo, chaidh fiodh nàdarrach a dhèanamh na fhiodh cruaidhte (HW) ann an ceithir ceumannan. An toiseach, thèid am fiodh a ghoil ann an sodium hydroxide agus sodium sulfate gus cuid den hemicellulose agus lignin a thoirt air falbh. Às deidh an làimhseachadh cheimigeach seo, bidh am fiodh a’ fàs nas dùmhaile le bhith ga bhrùthadh ann am preas airson grunn uairean a thìde aig teòthachd an t-seòmair. Bidh seo a’ lughdachadh nam beàrnan no na pores nàdarra anns a’ choille agus a’ neartachadh a’ cheangail cheimigeach eadar snàithleanan ceallalòsa faisg air làimh. An uairsin, thèid am fiodh a bhrùthadh aig 105° C (221° F) airson beagan uairean a thìde eile gus an dùmhlachd a chrìochnachadh, agus an uairsin ga thiormachadh. Mu dheireadh, thèid am fiodh a bhogadh ann an ola mèinnearach airson 48 uairean a thìde gus an toradh crìochnaichte a dhèanamh dìonach bho uisge.
Is e cruas claonadh aon fheart meacanaigeach aig stuth structarail, agus is e sin tomhas air a chomas seasamh an aghaidh deformachadh nuair a thèid a bhrùthadh le feachd. Tha daoimean nas cruaidhe na stàilinn, nas cruaidhe na òr, nas cruaidhe na fiodh, agus nas cruaidhe na foam pacaidh. Am measg nan iomadh deuchainn innleadaireachd a thathas a’ cleachdadh gus cruas a dhearbhadh, leithid cruas Mohs a thathas a’ cleachdadh ann an gemology, is e deuchainn Brinell aon dhiubh. Tha a bhun-bheachd sìmplidh: tha giùlan ball meatailt cruaidh air a bhrùthadh a-steach don uachdar deuchainn le feachd sònraichte. Tomhais trast-thomhas an claonadh chruinn a chruthaich am ball. Tha luach cruas Brinell air a thomhas a’ cleachdadh foirmle matamataigeach; gu garbh, mar as motha an toll a bhuaileas am ball, is ann as buige an stuth. Anns an deuchainn seo, tha HW 23 uair nas cruaidhe na fiodh nàdarra.
Gabhaidh a’ mhòr-chuid de fhiodh nàdarrach gun làimhseachadh uisge a-steach. Faodaidh seo am fiodh a leudachadh agus mu dheireadh a fheartan structarail a sgrios. Chleachd na h-ùghdaran bogadh mèinnearach dà-latha gus strì an aghaidh uisge an HW a mheudachadh, ga dhèanamh nas hydrophobic (“eagal uisge”). Tha an deuchainn hydrophobicity a’ toirt a-steach boinne uisge a chuir air uachdar. Mar as hydrophobic an uachdar, is ann as cruinne a bhios na boinneagan uisge. Air an làimh eile, bidh uachdar hydrophilic (“gaolach air uisge”), a’ sgaoileadh nam boinneagan rèidh (agus mar sin a’ gabhail a-steach uisge nas fhasa). Mar sin, chan e a-mhàin gu bheil bogadh mèinnearach a’ meudachadh hydrophobicity an HW gu mòr, ach cuideachd a’ cur casg air a’ fhiodh bho bhith a’ gabhail a-steach taiseachd.
Ann an cuid de dheuchainnean innleadaireachd, rinn sgeinean HW beagan na b’ fheàrr na sgeinean meatailt. Tha na h-ùghdaran ag ràdh gu bheil an sgian HW mu thrì tursan nas géire na sgian a tha ri fhaighinn gu malairteach. Ach, tha rabhadh ann mun toradh inntinneach seo. Tha luchd-rannsachaidh a’ dèanamh coimeas eadar sgeinean bùird, no na dh’ fhaodadh sinn a ghairm mar sgeinean ìm. Chan eil iad sin an dùil a bhith gu sònraichte geur. Tha na h-ùghdaran a’ sealltainn bhidio den sgian aca a’ gearradh steak, ach is dòcha gum faodadh inbheach reusanta làidir an aon steak a ghearradh le taobh maol forc meatailt, agus bhiodh sgian steak ag obair tòrr na b’ fheàrr.
Dè mu dheidhinn nan tairnnean? Tha e coltach gum faodar aon tairnne HW a bhualadh gu furasta a-steach do chruach de thrì plancaichean, ged nach eil e cho mionaideach ‘s a tha e an coimeas ri tairnnean iarainn. Faodaidh cnapan fiodha na plancaichean a chumail ri chèile, a’ seasamh an aghaidh an fheachd a bhiodh gan reubadh às a chèile, leis an aon neart ri cnapan iarainn. Ach, anns na deuchainnean aca, dh’fhàillig na bùird anns an dà chùis mus do dh’fhàillig aon seach aon tairnne, agus mar sin cha deach na tairnnean as làidire fhoillseachadh.
A bheil tairnnean HW nas fheàrr ann an dòighean eile? Tha peigichean fiodha nas aotroime, ach chan e mais nam peigichean a tha ga chumail ri chèile a tha a’ stiùireadh cuideam an structair sa mhòr-chuid. Cha bhith peigichean fiodha a’ meirgeadh. Ach, cha bhith iad dìonach bho uisge no bith-lobhadh.
Chan eil teagamh nach do leasaich an t-ùghdar pròiseas gus fiodh a dhèanamh nas làidire na fiodh nàdarrach. Ach, feumar tuilleadh sgrùdaidh a dhèanamh air cho feumail sa tha bathar-cruaidh airson obair shònraichte sam bith. An urrainn dha a bhith cho saor agus cho gun ghoireasan ri plastaig? An urrainn dha farpais ri nithean meatailt nas làidire, nas tarraingiche, agus a ghabhas ath-chleachdadh gu neo-chrìochnach? Tha an rannsachadh aca ag adhbhrachadh cheistean inntinneach. Freagraidh innleadaireachd leantainneach (agus mu dheireadh a’ mhargaidh) iad.
Àm puist: 13 Giblean 2022
