ভারতের একদল গবেষক মানুষের পয়ঃবর্জ্য থেকে তৈরি জৈবকয়লা বা বায়োচার ব্যবহার করে এমন কংক্রিট তৈরি করেছেন, যার নির্দিষ্ট মিশ্রণ প্রচলিত কংক্রিটের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি শক্তিশালী হয়েছে। গবেষণায় দেখা গেছে, প্রচলিত সিমেন্টের ১০ শতাংশের পরিবর্তে পয়ঃবর্জ্য থেকে তৈরি বায়োচার ব্যবহার করলে ৯১ দিন পর কংক্রিটের চাপ সহনশীলতা ২১ শতাংশ এবং বাঁক সহনশীলতা ৪২ শতাংশ পর্যন্ত বেড়েছে।

ভারতের মণিপাল ইউনিভার্সিটি জয়পুরের সিভিল ইঞ্জিনিয়ার রঘুভেশ তিওয়ারির নেতৃত্বে গবেষণাটি পরিচালিত হয়। গবেষণায় ব্যবহৃত পয়ঃবর্জ্য সংগ্রহ করা হয় ভারতের তেলেঙ্গানা রাজ্যের ওয়ারাঙ্গালের একটি পয়ঃবর্জ্য শোধনাগার থেকে। সেখানে সেপটিক ট্যাংক ও স্যানিটেশন ব্যবস্থার মাধ্যমে সংগ্রহ করা মানববর্জ্য প্রক্রিয়াজাত করে বায়োচার তৈরি করা হয়।

বায়োচার হলো কার্বনসমৃদ্ধ এক ধরনের সূক্ষ্ম পদার্থ, যা জৈববস্তু খুব কম অক্সিজেনের পরিবেশে উচ্চ তাপে উত্তপ্ত করে তৈরি করা হয়। গবেষণায় পয়ঃবর্জ্য প্রথমে শুকিয়ে নেওয়া হয়। এরপর প্রায় ৩৫০ থেকে ৪৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় কম অক্সিজেনের পরিবেশে উত্তপ্ত করে সেটিকে বায়োচারে রূপান্তর করা হয়। পরে তা গুঁড়া করে ছেঁকে সূক্ষ্ম কণায় পরিণত করা হয়, যাতে কংক্রিটের সঙ্গে মেশানো যায়।

গবেষকেরা প্রচলিত সিমেন্টের বিভিন্ন অংশের পরিবর্তে ৫, ১০ ও ১৫ শতাংশ করে এই বায়োচার ব্যবহার করে আলাদা কংক্রিটের নমুনা তৈরি করেন। এরপর এসব নমুনার চাপ সহনশীলতা, বাঁক সহনশীলতা, পানি শোষণ, ছিদ্রতা এবং শুকানোর সময় সংকোচনের মতো বৈশিষ্ট্য পরীক্ষা করা হয়।

পরীক্ষায় সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য ফল পাওয়া যায় দীর্ঘ সময় ধরে কংক্রিট শক্ত হওয়ার পর। ৯১ দিন ধরে পরিচর্যার পর ১০ শতাংশ বায়োচারযুক্ত কংক্রিটে প্রচলিত মিশ্রণের তুলনায় চাপ সহনশীলতা ২১ শতাংশ এবং বাঁক সহনশীলতা ৪২ শতাংশ বেশি পাওয়া যায়। ৫ শতাংশ বায়োচার ব্যবহার করা মিশ্রণেও শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বেড়েছিল। গবেষণায় ৫ শতাংশ মিশ্রণে ৯১ দিন পর চাপ সহনশীলতা প্রায় ২০ শতাংশ এবং বাঁক সহনশীলতা ৩৬ শতাংশ বেশি পাওয়া যায়।

গবেষকদের মতে, এই শক্তি বৃদ্ধির পেছনে বায়োচারের বিশেষ গঠন গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। বায়োচারের ভেতরে অসংখ্য ক্ষুদ্র ছিদ্র থাকে, যা কংক্রিট তৈরির সময় পানি ধরে রাখতে পারে। পরে কংক্রিট শক্ত হওয়ার প্রক্রিয়ায় সেই পানি ধীরে ধীরে বের হয়ে আসে। এতে সিমেন্টের সঙ্গে পানির রাসায়নিক বিক্রিয়া বা জলযোজন প্রক্রিয়া দীর্ঘ সময় ধরে চলতে পারে, যা কংক্রিটের শক্তি বৃদ্ধিতে সহায়তা করে।

তবে বেশি পরিমাণ বায়োচার ব্যবহার করলেই কংক্রিট আরও শক্তিশালী হবে এমন নয়। গবেষণায় ৫ ও ১০ শতাংশের মাত্রায় সবচেয়ে ইতিবাচক ফল পাওয়া গেছে। ১৫ শতাংশ বায়োচার ব্যবহারের ক্ষেত্রে আগের মাত্রার মতো শক্তি বৃদ্ধির প্রবণতা দেখা যায়নি। অর্থাৎ বায়োচার ব্যবহারের ক্ষেত্রে সঠিক অনুপাত নির্ধারণ করা গুরুত্বপূর্ণ।

গবেষণায় কংক্রিটের স্থায়িত্ব নিয়েও কিছু ইতিবাচক ফল পাওয়া গেছে। ১৫ শতাংশ বায়োচারযুক্ত মিশ্রণে ২৮ দিন পর পানি শোষণ ও ছিদ্রতার মাত্রা প্রচলিত কংক্রিটের নিয়ন্ত্রণ মিশ্রণের কাছাকাছি ছিল। অন্যদিকে ১০ শতাংশ বায়োচারযুক্ত মিশ্রণের ১২০ দিনের শুকানোর সময়ের সংকোচন সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের মিশ্রণের কাছাকাছি ছিল।

গবেষণার আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ দিক হলো ভারী ধাতু নিয়ন্ত্রণ। গবেষকেরা দেখতে পেয়েছেন, কংক্রিটের মিশ্রণে বায়োচারের পরিমাণ বাড়ার সঙ্গে পয়ঃবর্জ্য থেকে আসা কিছু ভারী ধাতুর ঘনত্ব কমেছে। গবেষণাপত্রে বলা হয়েছে, সিমেন্টের ক্ষারীয় পরিবেশে বায়োচার এসব ক্ষতিকর পদার্থকে আটকে রাখতে সহায়তা করতে পারে, ফলে পরিবেশে সেগুলোর বেরিয়ে যাওয়ার ঝুঁকি কমতে পারে।

এই গবেষণার পরিবেশগত গুরুত্বও রয়েছে। কংক্রিটের প্রধান উপাদান সিমেন্ট উৎপাদনে বিপুল পরিমাণ জ্বালানি প্রয়োজন হয় এবং এর সঙ্গে উল্লেখযোগ্য কার্বন ডাই-অক্সাইড নির্গমন জড়িত। তাই সিমেন্টের একটি অংশের পরিবর্তে বর্জ্য থেকে তৈরি উপাদান ব্যবহার করা গেলে একদিকে সিমেন্টের ওপর নির্ভরতা কমানো সম্ভব হতে পারে, অন্যদিকে পয়ঃবর্জ্য ব্যবস্থাপনার জন্য নতুন একটি ব্যবহারিক পথ তৈরি হতে পারে। গবেষণাপত্রেও পয়ঃবর্জ্যকে ফেলে দেওয়ার পরিবর্তে নির্মাণসামগ্রীর কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহারের সম্ভাবনার কথা তুলে ধরা হয়েছে।

বিশেষজ্ঞদের জন্য অবশ্য আরও কিছু প্রশ্নের উত্তর খোঁজা প্রয়োজন। গবেষণাটি মূলত পরীক্ষাগারভিত্তিক কংক্রিটের কর্মক্ষমতা যাচাই করেছে। বাস্তব নির্মাণকাজে বড় পরিসরে ব্যবহারের আগে দীর্ঘমেয়াদি স্থায়িত্ব, বিভিন্ন আবহাওয়া ও পরিবেশে কার্যকারিতা, উৎপাদন ব্যয় এবং বর্জ্য থেকে তৈরি উপাদানের নিরাপত্তা আরও বিস্তৃতভাবে পরীক্ষা করতে হবে। গবেষণাটিও বিভিন্ন মাত্রায় বায়োচার ব্যবহার করে কংক্রিটের যান্ত্রিক, স্থায়িত্ব ও ক্ষুদ্র কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য যাচাইয়ের প্রয়োজনীয়তার ওপর গুরুত্ব দিয়েছে।

গবেষণাটি ৫ সেপ্টেম্বর ২০২৬ সালে ‘সায়েন্টিফিক রিপোর্টস’ জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে। গবেষণার লেখকদের মধ্যে রঘুভেশ তিওয়ারি, প্রিয়াংশা মেহরা, শাইক হুসেইন ও সঞ্চিত আনন্দ রয়েছেন।