美国国防部如何处理废弃木材、纸板和纸张?通常,只是将它们送往垃圾填埋场。但这些看似微不足道的废料加起来却相当可观——平均每名士兵每天约 13 磅。根据美国陆军工程兵团的数据,这些废料约占国防部前沿作战基地所有固体废物的 80%。
现在,五角大楼下属的创新研究机构 DARPA 希望将这些垃圾从填埋场或掩埋中转移出来,变废为宝。通过一项名为“废物升级改造用于国防”(Waste Upcycling for Defense, WUD) 的新计划,他们希望找到方法将废弃木材、纸板、纸张和其他纤维素衍生物质整合到建筑材料中。从科学上讲,这并不是一个新想法。多支研究团队多年来一直在试验 这一过程。
该配方的基本原理如下:需要对废料进行化学处理,降解一种称为木质素的木材成分,然后对其进行机械压制,使其更致密、更坚固,并能抵抗恶劣天气、水和火。在某些情况下,这些再生木材产品比原始木材本身更坚固。随着对气候变化的关注日益集中在建筑业的可持续性上,减少排放和试验绿色材料(如绿色水泥甚至真菌)的努力也在增加。
尽管实验室规模已经用收获的木材制作了小批量产品,但这些方法尚未在废料上进行过测试,因此可能需要进行调整或改进。理想情况下,研究人员将提出一个可以扩大规模以进行大规模生产的解决方案。
“成品可以大大减少对传统木材产品的再供应需求,例如国防部建筑和物流中使用的收获木材,”WUD 项目经理 Catherine Campbell 在一份新闻稿中表示。
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DARPA 计划在未来 24 个月内通过可行性阶段开发和测试产品及方法。在第 8 个月,他们希望开始对样品进行力学性能测试,以找出减少过程中化学品和能源消耗的方法。在大约第 21 个月时,预计将准备好向 DARPA 展示完整的演示。第一阶段的最终目标是制定一个初步设计,该设计能够以每小时 100 公斤的速度从木材废料中生产致密木材的设备。
有一项相关的征集活动,邀请科学界参与这项工作。提案截止日期为今年九月中旬。