روش های نوین بازیافت و تولید انرژی پاک برای حفظ طبیعت

بازیافت و انرژی پاک دو مقوله مهم در حفظ محیط زیست هستند. مهندسین علاقمند به محیط زیست همواره در پی ابداع روش‌های جدید برای برطرف ساختن نیاز انسان در کنار احترام به طبیعت هستند. روش‌های پژوهشی جدید امکان مطالعه طبیعت به شکلی نوین را فراهم کرده است. در کنار شناخت جدیدی که از طبیعت بدست می‌آید، ابداع روش‌های جدید برای بازیافت مواد مصرفی نیز بسیار مهم است. ساخت انواع جدید ظروف یکبار مصرف، انتقال نور خورشید به جای تولید الکتریسیته و نور، استخراج رطوبت هوا به جای انتقال آب و تصفیه آب به کمک نور خورشید تنها چندنمونه کوچک هستند. در این نوشتار از مجله فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی به معرفی فناوری‌های سبز از سراسر دنیا می‌پردازیم.

سوختی که از اتمسفر مریخ بدست می‌آید

استفاده از مواد پیرامون برای برآورده کردن نیاز بدون تغییر چهره محیط پیرامون تنها به زمین محدود نیست. پژوهشگران در سفرهای فضایی نیز می‌توانند از این روش‌ها استفاده کنند.

دانشمندان در حال پژوهش و ساخت دستگاهی هستند که اتمسفر مریخ را به سوخت فضاپیما تبدیل کند. دانشمندان UC Irvine براین باورند که با کربن‌دی‌اکسید جو مریخ و یخ‌های موجود در پوسته آن می‌توانند متان تولید کنند. در حال حاضر در ایستگاه فضایی بین‌المللی فرآیندی دو مرحله‌ای برای تولید اکسیژن از آب به کار گرفته می‌شود. پژوهشگران UC Irvine با معرفی یک کاتالیزگر روی به این فرآیند، واکنش تولید هیدروژن از آب را دور می‌زنند و کل فرآیند به یک مرحله تقلیل می‌یابد. این پژوهش‌ها توسط Houlin Xin رهبری می‌شود و هنوز در مرحله آزمایش است.

تصویری تخیلی از سفر انسان به مریخ

طرحی خلاقانه برای نجات پنگوئن‌ها

سامانه «محافظ پنگوئن‌ها» توسط معمار ایرانی، سجاد نویدی و برای محافظت از پنگوئن‌ها در برابر تغییرات اقلیمی طراحی شده است. این طرح می‌تواند با ایجاد پناهگاهی برای پنگوئن‌ها افزون بر نجات آنها موجب کاهش سرعت ذوب شدن یخ‌های قطب جنوب و گرمای زمین شود.

عرضه نوشابه‌های کوکاکولا با بطری‌های کاغذی قابل بازیافت

کوکاکولا از نخستین بطری کاغذی خود رونمایی کرد. این بطری‌ها ۱۰۰٪ قابل بازیافت هستند و از چوب و مواد بیولوژیکی مناسب برای نوشیدنی‌های گازدار ساخته شده است. نمونه اولیه فعلی از یک پوشش کاغذی با یک پوشش پلاستیکی و کلاهک قابل بازیافت تشکیل شده است و تابستان آینده در مجارستان عرضه خواهد شد. بطری‌های کاغذی ۱۰۰٪ توانایی تحمل فشار نوشیدنی‌های گازدار را دارند. در نهایت هدف این پروژه تولید بطری بدون پوشش پلاستیکی است تا به صورت کاغذ بازیافت شود. گروه کوکاکولا به عنوان یکی از بزرگترین آلاینده‌های پلاستیکی جهان شناخته می‌شود.

برقراری ارتباط با گیاهان امکانپذیر است

پژوهشگران دانشگاه صنعتی نانیانگ سنگاپور ابزاری برای برقراری ارتباط با گیاهان ابداع کردند. این پژوهشگران برای دریافت سیگنال‌های الکتریکی ساطع شده از گیاهان یک الکترود شکل‌پذیر و ژل مانند تولید کردند که می‌تواند به سطح گیاه متصل شود. با متصل کردن این الکترود به گیاه ونوس مگس‌خوار آنها توانستند سیگنال‌های تولیدی توسط گیاه را ضبط کنند و با ارسال پالسی با فرکانس خاص، برگ‌های موردنظر گیاه را ببندند.

پژوهشگران امیدوارند که کار آنها به دستگاه‌های فعال ناظر بر محصولات کمک کند تا در مبارزه با ناامنی غذایی ناشی از تغییرات آب و هوایی کمک کننده باشد. همچنین با نظارت بر سیگنال‌های الکتریکی گیاهان، ممکن است بتوانیم سیگنال‌های احتمالی پریشانی و ناهنجاری‌ها را تشخیص دهیم. افزون بر این، این فناوری می‌تواند در رباتیک و کار با اجسام ظریف کاربرد داشته باشد.

انتقال نور خورشید به نقاط تاریک به جای تولید برق

گروهی از پژوهشگران دانشگاه صنعتی نانیانگ سنگاپور (NTU) دستگاهی هوشمند برای برداشت نور خورشید و انتقال آن به فضاهای زیرزمینی طراحی کرده‌اند. این دستگاه نیاز به استفاده از منابع انرژی سنتی برای روشنایی را کاهش می‌دهد.

این توپ اکریلیک روی سطح زمین قرار می‌گیرد و دقیقاً شبیه عدسی یک ذره‌بین، به عنوان متمرکز کننده خورشیدی عمل می‌کند و اشعه‌های نور خورشید را قادر می‌سازد تا در سمت مخالف یک کانون تیز ایجاد کنند. سپس نور خورشید متمرکز شده با کابل فیبر نوری به زیر زمین منتقل می‌شود. موتورهای کوچکی با کمک تراشه‌های رایانه‌ای به طور خودکار موقعیت انتهای جمع کننده را تنظیم می‌کنند تا میزان نور خورشید بهینه شود. نمونه اولیه طراحی شده توسط پژوهشگران ۱۰ کیلوگرم وزن و ۵۰ سانتی‌متر ارتفاع دارد.

تصفیه آب به کمک نور خورشید

دانشمندان Princeton وسیله‌ای ساختند که در حالت عادی مانند یک اسفنج آب را جذب می‌کند، تصفیه می‌کند و آب تصفیه شده در مجاورت حرارت باز پس داده می‌شود. این دستگاه اسفنج مانند سه لایه دارد. لایه‌های رویی یک لایه alginate برای جلوگیری از ورود ارگانیسیم‌های بیماری‌زا به مرکز، یک لایه polydopamine برای تبدیل نور به حرارت و یک لایه ژل مانند برای جذب آب است. این ژل در حالت عادی آب را جذب کرده و باد می‌کند. در صورتیکه دستگاه مقابل نور قرار گیرد آب تصفیه شده از آن خارج می‌شود.

آجرهای دوستدار محیط زیست و بازیافت ماسک

در آینده بسیار نزدیک بیشتر از عروس‌های دریایی در اقیانوس‌ها ماسک وجود دارد. مخترع ۲۷ ساله هندی، Binish Desai، در آزمایشگاه خانه خود به راهکاری مبتکرانه برای مقابله با افزایش تقاضا برای ماسک‌های صورت دست یافت.

از آوریل ۲۰۲۰، او در حال بازیافت زباله‌های زیست پزشکی به ویژه ماسک‌های یکبار مصرف، پوشش سر و و دیگر تجهیزات حفاظت شخصی و تبدیل آنها به آجرهای سازگار با محیط زیست است. شرکت وی، Eco-Eclectic Technologies، از سپتامبر سال ۲۰۲۰ تولید تجاری خود را آغاز کرده است.

این نوع آجرها مقاوم‌تر و بادوام‌تر از آجرهای معمولی است و نصف آنها قیمت دارد. ضد حریق و قابل بازیافت است و برای اطمینان از چسبندگی خوب روی گچ‌ها، کمتر از ۱۰٪ آب را جذب می‌کند. از این آجرها در ساخت خانه‌های شخصی و کارخانه‌ها استفاده می شود.

تولید پارچه با بازیافت دورریزهای درخت موز

استارت‌آپ TexFad که توسط Kimani Muturi راه اندازه شده است از دورریز‌های گیاهی که میوه آن موز است برای تولید پارچه، اکستنشن زیست تخریب پذیر مو و فرش می‌سازد. این طرح با توجه به اینکه پس از برداشت موز کل تنه درخت آن دور انداخته می‌شود بسیار مفید است.

نیمی از تنه درخت که به کار تولید پارچه نمی‌آید در دستگاه خرد می‌شود و از آن برای ساخت وسایل مختلف استفاده می‌شود.این استارت‌آپ در حال پژوهش برای لطیف‌تر ساختن پارچه‌هاست. هدف استفاده از این الیاف برای لباس است. این شرکت تا پایان ۲۰۲۱ تعداد ۲۴۰۰ فرش تولید و به آمریکا، کانادا و بریتانیا ارسال می‌کند.

گلخانه SmartFarm، با انرژی پاک دست به کار کاستن مشکلات غذای جهان شده است

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور(NUS) این گلخانه کوچک را طوری ساخته‌اند که در طول شب و زمانیکه رطوبت بیشتر است، رطوبت را جذب و در طول روز از آن برای آبیاری گیاهان استفاده کند. برای این کار از یک ماده هیدروژلی بر پایه مس استفاده شده است که تا ۳۰۰ برابر وزن خود رطوبت جذب می‌کند. باجذب مولکول‌های آب و رسیدن به حالت اشباع رنگ این ماده از قهوه‌ای به سبز تیره و سپس روشن تبدیل می شود.

کل گلخانه یک سقف متحرک، صفحات خورشیدی، هیدروژل جاذب آب، چند موتور و سامانه هدایت کننده برای باز و بسته کردن سقف و شیشه پاک کن‌های اکرلیک تشکیل شده است. در طول شب سقف گلخانه برای جذب رطوبت باز می شود و در طول روز برای حفظ رطوبت داخلی، در بسته می‌شود.هیدروژل مورد بحث در پژوهش‌های ایستگاه فضایی پژوهش‌های ماه و مریخ HI-SEAS برای کشت در فضا استفاده می‌شد.

فروش گوشت مصنوعی در سنگاپور تائید شد

آژانس غذایی سنگاپور شرکت Eat Just (مستقر در ایالات متحده) را برای آغاز فروش گوشت مرغ آزمایشگاهی خود در سنگاپور تأیید کرد. این گوشت نه از حیوانات ذبح شده است و نه از گیاهان بلکه در آزمایشگاه ساخته می‌شود. جایگزین کردن گوشت با تولید سایر گوشت‌های مصنوعی از طریق چاپ سه بعدی یا استفاده از گزینه‌های گیاهی روندی صعودی دارد.

Eat Just هیچ مرغی را به منظور ایجاد این ناگت‌ها نمی‌کشد. این شرکت از یک روش انقلابی و از سلول‌های عضلانی حیوانات استفاده می‌کند. سلول‌ها از حیوانات و به روش بیوپسی تهیه می‌شوند، سپس آنها کشت داده می‌شوند و به یک راکتور بیولوژیکی منتقل می‌شوند. این گوشت پیش از برداشت با تعدادی پروتئین، اسید آمینه، مواد معدنی، قندها، نمک و سایر مواد مغذی تغذیه می‌شود. این شرکت که در زمینه جایگزین‌های تخم مرغ و گوشت نیز تخصص دارد، محصول خود را با نام تجاری GOOD Meat در سنگاپور به فروش می‎رساند.

این یک حرکت رو به جلو برای سنگاپور است، کشوری که تقریباً ۹۰٪ از مواد غذایی خود را وارد می‌کند، چیزی که در همه‌گیری کووید۱۹ بسیار تحت تأثیر قرار گرفته است. سنگاپور برای به حداقل رساندن چنین تأثیراتی و کمک به کره زمین، امیدوار است تا سال ۲۰۳۰ شاهد تأمین ۳۰٪ از مواد غذایی این کشور باشد.

ناگت تهیه شده از گوشت مصنوعی

ساخت پنجره هوشمند مایع در سنگاپور

به دلیل سهولت انتقال گرما از طریق شیشه، پنجره‌ها تأثیر بسزایی در هزینه‌های گرمایش و سرمایش ساختمان دارند. برای کاهش نیاز به تهویه مطبوع با انرژی بسیار، دانشمندان دانشگاه فناوری نانیانگ سنگاپور (NTU)، یک پنجره هوشمند ساخته‌اند.

این پنجره هوشمند با قرار دادن مایعی میان دو لایه شیشه تولید می‌شود. مایع ترکیبی از میکرو هیدروژل، آب و یک تثبیت کننده است. به لطف هیدروژل، مخلوط مایع هنگام قرار گرفتن در معرض گرما کدر می‌شود و در نتیجه مانع عبور نور خورشید و گرم شدن بیش از حد اتاق می‌شود. هنگامی که دما کاهش می‌یابد، مایع به حالت اولیه یا شفاف خود برمی‌گردد و اجازه می‌دهد نور و گرما عبور کند. همچنین ظرفیت گرمایی بالای آب موجب می‌شود که مقدار بسیاری انرژی حرارتی به جای انتقال از طریق شیشه به داخل ساختمان در طول روز گرم ذخیره شود. سپس گرما به تدریج در شب آزاد می‌شود.

دانشمندان سنگاپوری معتقدند پنجره‌های آنها می‌تواند مصرف انرژی را تا ۴۵ درصد کاهش دهد.

توربینی با یک نسیم کوچک نیز برق تولید می‌کند

این دستگاه کوچک می‌تواند انرژی بادی را از نسیمی که هنگام راه رفتن ایجاد می‌شود، استخراج کند. بیشتر بادهای موجود در خشکی برای حرکت دادن پره‌های توربین بادی تجاری بسیار ملایم است، اما اکنون پژوهشگران در چین نوعی توربین بادی کوچک طراحی کرده‌اند که می‌تواند انرژی باد را از نسیم‌های ملایم به اندازه آنهایی که در راه رفتن ایجاد می‌شود، استخراج و تبدیل به الکتریسیته کند.

دستگاه جدید از نظر فنی توربین نیست. یک نانو ژنراتور است که از دو نوار پلاستیکی در یک لوله ساخته شده است که در صورت وجود جریان هوا، بال می‌زنند. مانند مالش بادکنک به موهای شما، این دو پلاستیک پس از جدا شدن از هم، بار الکتریکی پیدا می‌کنند، پدیده ای به نام اثر تریبوالکتریک. اما به جای اینکه موهایتان مانند انیشتین بلند شود، برق تولید شده توسط دو نوار پلاستیکی گرفته و ذخیره می‌شود.


۲۱ نمونه از سازه های دوستدار طبیعت در جهان(بخش دوم)
نور خورشید، راه حلی برای بحران جهانی تصفیه آب
ایده های خلاقانه فناوری سبز


«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *