قشور البيض تتحول إلى مادة معدنية فائقة القيمة في الأبحاث التكنولوجية

أظهر باحثون أمريكيون في دراسة حديثة إمكانية استخدام قشور البيض كمصدر للكالسيوم أثناء تصنيع سبائك المغنيسيوم، ما يسهم في إنتاج سبائك أقوى وأكثر صلابة، مع تقليل مراحل التصنيع واستهلاك الطاقة.

واستند الباحثون إلى تقنية البثق بالتحريك الاحتكاكي، التي تعتمد على الضغط والدوران والاحتكاك لخلط المواد وتشكيلها في آن واحد، مما يسمح بدمج مسحوق قشور البيض مباشرة داخل المغنيسيوم، بدلاً من استخدام مصادر كالسيوم تقليدية مستخرجة من خامات مناجم.

تتكون قشور البيض من نحو 95% كربونات الكالسيوم، التي تتحول بفعل الحرارة والاحتكاك خلال التصنيع إلى أكسيد الكالسيوم والكالسيوم، واللذين يتفاعلان مع المغنيسيوم لتشكيل مركب Mg₂Ca، والذي يعزز الخصائص الميكانيكية للسبيكة.

وأوضح بهارات غوالاني، المؤلف الرئيسي للدراسة والأستاذ المساعد في علوم وهندسة المواد بجامعة ولاية كارولينا الشمالية، أن هذه الطريقة تُلغِي ضرورة معالجة خامات الكالسيوم وتحويلها إلى مواد جاهزة قبل إضافتها إلى السبائك المعدنية.

يبدأ الباحثون بكتلة أسطوانية من المغنيسيوم يحفرون فيها ثقوباً متباعدة ويملؤونها بمسحوق قشور البيض، ثم توضع داخل أسطوانة فولاذية، ويُدار مغزل فولاذي بسرعة تصل إلى 300 دورة في الدقيقة، فيتم الضغط والخلط بفعل الاحتكاك.

تنتج العملية مقطعاً معدنياً من سبيكة المغنيسيوم المعززة بالكالسيوم، ما يجمع بين إعادة تدوير النفايات وتقليل مراحل التصنيع وتقليل استهلاك الطاقة.

تُقدر أهمية سبائك المغنيسيوم في العديد من الصناعات نظراً لخفّتها وقوتها، مما يجعلها مناسبة لقطاعات السيارات والطيران والطب الحيوي وغيرها، ويركز الباحثون على تحسين خصائص المغنيسيوم بإضافة الكالسيوم المستخلص من قشور البيض خلال التصنيع، بحسب موقع “interestingengineering”.

ولا تقتصر تطبيقات تقنية البثق بالتحريك الاحتكاكي على استخدام قشور البيض والمغنيسيوم فقط، بل يمكن استخدامها في دمج مواد ونفايات أخرى في السبائك والمركبات المعدنية، حيث سبق للفريق استخدام التقنية نفسها لدمج مسحوق مغناطيسي من الساماريوم والكوبالت مع خردة الألومنيوم لإنتاج مركبات مغناطيسية.

نُشرت الدراسة في مجلة Magnesium and Alloys، وأظهرت إمكانية الاستفادة من نفايات غذائية مثل قشور البيض كمصدر مباشر لمكونات تصنيع سبائك معدنية محسنة، ما يفتح آفاقاً لتطوير أساليب تصنيع تجمع بين إعادة تدوير النفايات وتقليل خطوات معالجة المواد الخام.