وسط التقلبات المستمرة في أسعار الحديد عالمياً، وتزايد الضغوط البيئية لتقليل البصمة الكربونية لقطاع البناء والتشييد، تتسارع وتيرة البحث عن بدائل جديدة للحديد التقليدي في الهياكل الإنشائية. فهل يمكن لهذه المواد الجديدة أن تحقق المعادلة الصعبة بين الكفاءة الاقتصادية، والموثوقية الفنية، والسلامة الإنشائية؟
يبدو أن الإجابة بدأت تتشكّل بالفعل على أرض الواقع، إذ نشهد اليوم دخول مواد مثل الخشب المُهندس، والألياف الزجاجية والبازلتية، والخرسانة فائقة الأداء، وحتى الخيزران المعالج، إلى مشروعات فعلية في أوروبا وآسيا والخليج، وسط اهتمام متزايد من المطورين وشركات البناء الكبرى.
الخشب المُهندس.. قوة خفيفة
في أوروبا، لا سيما الدول الإسكندنافية، يبرز الخشب المُهندس (Mass Timber) كأحد البدائل القوية للفولاذ، عبر تقنيات مثل Cross Laminated Timber (CLT) وGlulam. هذه المواد تجمع بين خفة الوزن وقوة التحمل، حيث يقل وزنها عن عشر الخرسانة المسلحة، لكنها توفر قدرة هائلة على مقاومة الأحمال الرأسية والأفقية.
وقد أظهرت مشروعات مثل “وود سيتي” في العاصمة السويدية ستوكهولم إمكانية بناء ما يزيد على 1000 متر مربع أسبوعياً باستخدام هذه المواد، مع تقليل انبعاثات الكربون بنسبة تصل إلى 40% مقارنة بالهياكل الخرسانية والفولاذية. ورغم التحديات المرتبطة بالحريق والرطوبة، فإن الأكواد الإنشائية السويدية والبريطانية سمحت باستخدام الخشب المُهندس في مبانٍ يصل ارتفاعها إلى 20 طابقاً، شريطة تطبيق أنظمة حماية خاصة من الحريق.
الألياف الزجاجية والبازلتية… مقاومة للزمن
في المقابل، تتجه العديد من الدول، بما فيها السعودية ومصر، إلى استخدام ما يعرف بقضبان البوليمر المعززة بالألياف (FRP)، ومنها ألياف الزجاج (GFRP)، والبازلت (BFRP)، والكربون (CFRP). وتمتاز هذه المواد بخفة الوزن العالية – حيث تقل كتلتها بنسبة 70 إلى 80% عن الحديد – إضافة إلى مقاومتها الشدّية العالية وعدم قابليتها للتآكل.
وتشير تقارير فنية حديثة إلى أن استخدام GFRP في الكمرات الخرسانية زاد من قدرتها على التحمل بنسبة تراوحت بين 18% و22% مقارنة بالحديد، مع تقليل واضح في ظهور الشروخ. كما أثبتت قضبان البازلت فعاليتها في مشروعات البنية التحتية الساحلية مثل كورنيش جدة وبعض مشاريع لوسيل القطرية، حيث ساهمت في خفض تكلفة الصيانة طويلة الأجل بنسبة وصلت إلى 40%.
ورغم هذه المزايا، ما زالت هناك مخاوف تتعلق بانخفاض “المطيلية” أو القدرة على امتصاص الطاقة خلال الزلازل، ما دفع بعض المهندسين في كاليفورنيا إلى تبنّي أنظمة هجينة تجمع بين الحديد والألياف لضمان الأمان الإنشائي الكامل.
الخيزران يعود من جديد
من المواد البديلة الأخرى التي تشهد اهتماماً متزايداً، يأتي الخيزران أو البامبو، الذي يتمتع بنسبة مقاومة إلى وزن عالية، ومرونة تجعله مناسباً للمناطق الزلزالية. وتشير أبحاث حديثة إلى إمكانية استخدامه في الهياكل الإنشائية بعد معالجته كيميائياً، ليصمد حتى 40 عاماً. غير أن حساسيته العالية للرطوبة والفطريات تجعله خياراً أقل ملاءمة في المناخات الرطبة مثل البحر الأحمر والخليج، ما يحد من انتشاره على نطاق واسع في المنطقة.
خرسانة بلا حديد؟
بالتوازي مع هذه التطورات، ظهرت تقنيات جديدة في عالم الخرسانة، لعل أبرزها الخرسانة فائقة الأداء (UHPC) المدعّمة بألياف معدنية أو صناعية، والتي يمكن أن تؤدي دور التسليح من دون الحاجة إلى قضبان حديدية. وقد وصلت مقاومة هذه الخرسانة إلى أكثر من 150 ميغاباسكال، مقارنة بـ30 ميغاباسكال فقط في الخرسانة التقليدية.
أما “خرسانة فيرروك” (Ferrock)، وهي مادة جديدة تُصنّع من غبار الفولاذ وتحبس ثاني أكسيد الكربون أثناء التصلب، فتُعد حالياً من أكثر المواد الواعدة بيئياً، إذ تتجاوز قوتها خمس مرات قوة الأسمنت التقليدي، مع انبعاثات سلبية، لكنها ما زالت محصورة في تطبيقات تجريبية بسبب محدودية المواد الأولية اللازمة لإنتاجها.
المعايير التنظيمية والتحديات
رغم النجاحات الهندسية التي سجلتها هذه المواد في عدة دول، إلا أن غياب أو ضعف الأكواد التنظيمية في كثير من الدول العربية ما زال يشكل حاجزاً أمام التبني الواسع. في هذا السياق، بدأت المملكة العربية السعودية عبر هيئة المواصفات والمقاييس (SASO) بإصدار معايير لاستخدام الألياف البازلتية، في حين تسعى مصر إلى تعديل الكود المصري للخرسانة (ECP 203) ليشمل الاستخدامات المتقدمة للمواد المركبة.
كما يمثل غياب الوعي الكافي بين المطورين والممولين عائقاً إضافياً، خاصة في ظل حاجة هذه المواد إلى اختبارات متخصصة، وتصميم دقيق يراعي خصائصها غير التقليدية، مثل السلوك غير المطيل أو الحساسية للحرارة والرطوبة.
الفاعلية الاقتصادية
من الناحية الاقتصادية، لا تزال هذه المواد تواجه تحدياً في كلفتها الابتدائية، إذ تشير تقديرات إلى أن استخدام الخشب المُهندس أو قضبان البازلت يرفع التكلفة بنسبة تتراوح بين 10% و25% مقارنة بالحديد. ومع ذلك، فإن وفورات دورة الحياة – خصوصاً في مشاريع البنية التحتية أو المباني في المناطق الساحلية – قد تفوق بكثير هذه الزيادة الأولية، من خلال تقليل تكاليف الصيانة، وتقصير مدة التنفيذ، وخفض استهلاك الطاقة.
مستقبل يتشكل
على الرغم من أن الحديد لا يزال يشكل العمود الفقري للهياكل الإنشائية، إلا أن التحوّل إلى بدائل أكثر استدامة، وأكثر مرونة من حيث التكلفة والصيانة، بات خياراً حتمياً في ظل التحديات البيئية والاقتصادية. ومع دخول هذه المواد تدريجياً في الأكواد والمعايير، وتحسّن الوعي لدى المصممين والمطورين، يبدو أن عصر “ما بعد الحديد” قد بدأ يتشكّل فعلياً.
لكن يبقى السؤال مفتوحاً: هل نثق كفاية بهذه البدائل؟ الإجابة لا تعتمد فقط على التجارب العالمية، بل على قدرة الأسواق العربية على احتضان الابتكار، وتشجيع الحلول الذكية، وبناء الثقة من خلال اختبارات الأداء والمعايير الدقيقة. في هذه الحالة، ربما لا يكون السؤال مستقبلاً “هل هي آمنة؟”، بل “لماذا تأخرنا في استخدامها؟”.
