Beirut, Lebanon- 16/12/2014 - Researchers at the American University of Beirut (AUB) have turned dry pine needles—usually a forest fire hazard—into an environmental asset.
Led by civil and environmental engineering professor George Ayoub, the AUB group was the first scientific team to use dry pine needles to produce activated carbon, a material that is used to purify water, air filters, and several production processes. The team was also the first to scientifically test the effectiveness of the pine-needle-produced-activated carbon in removing heavy metals from water.
In theory, all organic material can be turned into activated carbon, but coal and wood are the most commonly used source materials.
However, AUB researchers, inspired by the abundance of pine trees on campus, decided to test a new source: dry pine needles.
The results have been positive, prompting researchers to push for collecting dry pine needles from forests, instead of leaving them as the spark that could consume Lebanon’s dwindling trees.
While activated carbon is used to remove heavy metal contaminants from industrial wastewater, its decontamination effectiveness varies from one material to another.
The AUB experiment showed that the newly prepared pine-needle activated carbon is effective in adsorbing toxic heavy metals under various operating conditions.
“The advantages [of pine needles] are that they are available worldwide and in large quantities,” said Ayoub. “They are very simple to collect, and they’re already dry so they don’t require a lot of breaking down in order to convert them [into activated carbon]. In other words, it’s much cheaper to turn pine needles, instead of wood, into activated carbon.”
Professor Ayoub added that relying on pine needles would reduce the use of pinewood that is sourced by cutting down pine trees for the purpose of producing activated carbon. This current practice leads to forest destruction and environmental degradation.
“By turning pine needles into activated carbon,” Ayoub added, “we would be turning a ubiquitous, potentially harmful material, into an economically advantageous product.”
Ayoub conducted the experiment along with Ahmad Damaj, also of the Department of Civil and Environmental Engineering, Mahmoud Al-Hindi of the Chemical Engineering Program at AUB, and Houssam El Rassy from AUB’s Department of Chemistry. Their findings on the removal of Nickel and Cadmium from water were presented at the international conference WIN4Life on Tinos Island in Greece, in 2013, and published in Balaban Desalination Publications, in 2014.
While local Lebanese regulations on the treatment of industrial contaminants are hardly enforced, Ayoub believes there is still a large market for activated carbon, which makes the collection and conversion of pine needles a viable business.
“Activated carbon is used very much in the water treatment industry,” he said. “It’s the best adsorbent material that you can think of. It’s also used in medicine.”
باحثو الجامعة الأميركية في بيروت حوّلوا مصدر خطر لحرائق الغابات إلى وسيلة لتنقية المياه
نجح فريق من بحّاثة الجامعة الأميركية في بيروت في تحويل إبر الصنوبر الجافة التي عادة ما قد تسبّبب اندلاع حرائق الغابات إلى عنصر لحماية البيئة.
وقد نجح الفريق بقيادة أستاذ الهندسة المدنية والبيئية جورج أيوب، في سبق علمي، باستخدام إبر الصنوبر الجافة في إنتاج الكربون المحفّز، الذي يستخدم لتنقية المياه ومرشحات الهواء، وفي العديد من العمليات الإنتاجية. وقام الفريق أيضا باجراء أول اختبار علمي لفعالية الكربون المحفّز المُنتح من إبر الصنوبر في تنقية المياه من المعادن الثقيلة.
ومع أنه يمكن تظرياً تحويل جميع المواد العضوية إلى الكربون المحفّز، فإن الكربون (الفحم باللاتينية) والخشب هما الأكثر استخداماً. إلا أن باحثي الجامعة وجدوا مصدراً جديداً للكربون المحفّز وهو إبر الصنوبر الجافة. وساعدهم في ذلك وفرة أشجار الصنوبر في الحرم الجامعي. وقد جاءت نتائج الاختبار إيجابية، مما دفع الباحثين إلى التوصية بجمع إبر الصنوبر الجافة من الغابات، بدلا من تركها كشرارة كامنة تهدّد أشجار لبنان المتناقصة باستمرار.
وفي حين يتم استخدام الكربون المحفّز لإزالة المعادن الثقيلة الملوثة من مياه الصرف الصناعي، فإن فعاليته تختلف من وسط إلى آخر. وقد أظهرت التجارب التي أُجريت في الأميركية أن الكربون المحفّز المُستخرَج حديثاً من إبر الصنوبر فعّال في امتصاص المعادن الثقيلة في مختلف الظروف.
وأوضح البروفسور جورج أيوب: "ما يميّز إبر الصنوبر هو أنها متوافرة حول العالم وبكميات كبيرة ويسهل جمعها. ولأنها جافة، يسهل تحويلها إلى كربون محفّز. أي أن تحويل إبر الصنوبر الجافة إلى كربون محفّز هو أرخص بكثير من تحويل الخشب". وأضاف: "الاعتماد على إبر الصنوبر سيخفف من استهلاك شجر الصنوبر الذي يقطع لتحويل خشبه إلى كربون محفّز في ممارسات تؤدّي إلى تدمير الغابات والى التدهور البيئي. وبتحويل إبر الصنوبر إلى كربون محفّز، نحوّل مادة ضارة واسعة الانتشار إلى مُنتج مفيد اقتصادياً".
وبالإضافة إلى جورج أيوب، فقد تألف الفريق البحثي من أحمد دمج (دائرة الهندسة المدنية والبيئية)، ومن محمود الهندي (برنامج الهندسة الكيميائية)، وحسام الراسي (دائرة الكيمياء). وكانت أبحاث الفريق حول تنقية المياه من النيكل والكادميوم قد عُرضت في المؤتمر الدولي "المياه ضرورية للحياة"في جزيرة تينوس في اليونان في العام 2013، ونُشرت في "سلسلة بلابان لأبحاث تحلية المياه"في العام 2014.
ومع أن التشريعات اللبنانية المحلية بشأن معالجة الملوثات الصناعية تكاد لا تُطبّق، يعتقد جورج أيوب بوجود سوق كبيرة للكربون المحفّز، مما يجعل جمع وتحويل إبر الصنوبر نشاطاً مربحاً. ويختم: "الكربون المحفّز يُستعمل كثيراً في صناعة معالجة المياه. وهو أفضل منقّي ممكن، وله أيضاً استخدامات طبية".
تأسست الجامعة الأميركية في بيروت في العام 1866 وتعتمد النظام التعليمي الأميركي الليبرالي للتعليم العالي كنموذج لفلسفتها التعليمية ومعاييرها وممارساتها. والجامعة هي جامعة بحثية تدريسية، تضم هيئة تعليمية من أكثر من 700أعضاء وجسماً طلابياً من حوالي 8000طالب وطالبة. تقدّم الجامعة حالياً ما يناهز مائة برنامج للحصول على البكالوريوس، والماجيستر، والدكتوراه، والدكتوراه في الطب. كما توفّر تعليماً طبياً وتدريباً في مركزها الطبي الذي يضم مستشفىً فيه 420 سريراً.