応答曲面法を用いた具体的な応用と検証における廃プリント基板のリサイクルと持続可能な利用

Scientific Reports volume 13、記事番号: 16509 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

本調査は、低炭素建築環境に向けて廃プリント基板（WPCB）で強化されたコンクリートの機械的特性と耐久性特性を調べることを目的としています。 WPCB 繊維で強化された低炭素コンクリートの、7 日間および 28 日間の養生期間後の新鮮な状態と硬化した状態の特性を評価しました。 評価は、スランプ、圧縮強度、分割引張強度、曲げ強度、吸着性、急速試験、および酸性試験を定量化することによって行われた。 さらに、セメント混合物中の 1 ～ 5% の範囲の重量パーセントで WPCB 繊維を含む 11 種類の個別コンクリート混合物を分析しました。 この結果は、WPCB 繊維をコンクリートに組み込むと機械的強度が向上することを示しています。 その結果、5% WPCB 繊維を組み込むと最も好ましい結果が得られることが明らかになりました。 WPCB 繊維強化コンクリートの特性は、さまざまな統計的および数学的ツールを使用して実験データを分析する応答曲面法 (RSM) を通じて理論的に検証されています。 RSM から得られた結果を実験結果と比較しました。 RSM モデルは、WPCB ファイバーコンクリートの機械的特性の検証において高レベルの精度 (R2 ≥ 0.98) を実証したことがわかりました。 統計モデルは予測バイアスの兆候を示さず、p 値が 0.5 未満で統計的に有意な結果を示しました。

現代では、特に締約国会議 (COP27) および国連持続可能な開発グループ (UNSDGs) の要求に沿った環境に優しい建築環境 (EFBE) において、持続可能性の問題が人類の重要な関心事として浮上しています。 ）。 この前提に基づくと、人類人口が急速に増加する一方で、住宅需要により地球資源は着実に減少しています。 この点に関しては、リソースの効率的な利用が非常に重要です1、2、3、4、5。 建設業界では、繊維や充填材など、環境に危険をもたらす廃棄物を再利用する試みが数多く行われてきました。 簡単な文献レビューによると、ゴムの木の種子細胞、繊維ベースのカーボンナノチューブ複合材料、廃棄大理石粉末、ココナッツ繊維、リサイクル鋼線廃タイヤ、鋼繊維などの材料を組み込む研究が試みられていることが示されています。また、材料を利用する試みもあります。持続可能なコンクリートを開発するための使用済みエンジンオイルや熱硬化性プラスチックなど6、7、8、9、10。 これらの研究は、これらの廃棄物を再利用することで性能特性の向上が達成でき、グリーン製品を通じて持続可能な開発の選択肢となることが証明されています11、12、13、14、15、16、17。 毎年何百万もの電子機器が時代遅れになるため、電子廃棄物（e-waste）が大量に生成されます18。 国連環境計画 (UNEP) は、インドで発生する電子廃棄物の量が今後 10 年間で 500% 増加する可能性があると予測しています。 電子製品の急速な技術的陳腐化と、より新しい製品が手頃な価格で入手可能になったことにより、廃電気機器 (WEE) の世界的な生産量が増加しています。 WEE には、経済的に価値があり環境に有害な金属や合成化合物が多数含まれていますが、環境や社会に重大な危険をもたらす有毒物質も含まれています。 先進国は廃電気・電子機器管理政策に再利用法と規制を組み込んでいるが、発展途上国は遅れている19。 新興経済国では、家庭が不適切な処理によって WEE を廃棄し、環境汚染や健康リスクにつながります20。 廃棄物は近くの畑に捨てられることがよくあります21,22。 電子廃棄物の取り扱いを誤ると、有害な複合物が土壌、堆積物、粉塵、植物などの地域環境を汚染する原因になります23。 重要な固形廃棄物も、不適切な処分技術に従って処分されます24。 電気・電子機器産業および家庭から排出される電子廃棄物は、液晶ディスプレイ (LCD) スクリーン (11.9%)、パーソナル コンピューター (PC) (18.8%)、携帯電話 (21.3%)、およびブラウン管 (CRT) テレビで構成されています。 （7％）。 電子廃棄物のうちリサイクルされるのはわずか 10% です。 この廃棄物は、さまざまな技術を使用してリサイクルしたり、埋め立て地や焼却炉に直接処分したりできます25。 電子廃棄物はリサイクルまたは再利用できますが、不適切な処理技術や装置を使用すると、環境や人体に害を及ぼす可能性があります。 一方、 リユース（reuse)は、そのままの形状で再度使用する事です。 再利用は、修理、改修、再製造など、さまざまな製品寿命延長戦略を使用して行うことができます。 電子廃棄物を再利用すると、製品の寿命を延ばすこともできます。