نوآوری در جاده‌ها و ساختمان‌ها

شهریار تبریز / مهراب محرابی‌نیا: شرکتهای مختلف در کشورهای جهان سعی دارند با بکار گیری روشهای نو آورانه و خلاقانه، مصالح لازم در جاده سازی و ساختمان سازی را تقویت کرده و طول عمر آنها را افزایش داده و در کنار قابلیت های اصلی آنها کاربردهای دیگری نیز داشته باشند.

در این مجال شما را با نمونه هایی از این قبیل نو آوری ها آشنا می کنیم.

شرکت Amey آسفالت تقویت شده با گرافن را عملیاتی کرد

افزودنی های گرافن و پلاستیکهای اصلاح کننده به آسفالت در یک جاده ای در شهر کنت انگلستان به صورت آزمایشی مورد بهره برداری قرار گرفت.

شرکت Amey پیمانکار بزرگراه به همراه شورای شهرستان کنت در تلاش اند با استفاده از اصلاح کننده آسفالت بنام Gipave عمر آسفالت را افزایش دهند.

این آزمایش جزئی از برنامه انجمن مدیران مجیط زیست، اقتصاد، برنامه ریزی، و حمل ونقل و آزمایشگاههای هوشمند بود که توسط دپارتمان حمل ونقل تامین بودجه می شود.

این برنامه آزمایشی شامل افزودن لایه جدید به متراژ ۳۵۰ متر در منطقه East Hill در شهر دارتفورد ((Dartford با استفاده از آسفالت Gipave بود. با بررسی راندمان این ترکیب جدید در کنار آسفالت معمولی، عملکرد این دو آسفالت مورد بررسی قرار گیرد. این عملیات از تاریخ ۵ تیر ماه لغایت ۱۲ تیرماه سالجاری صورت پذیرفت.

Gipave یک اصلاح کننده قوی پلیمری بوده که شامل گرافن و نوعی آسفالت بسیار سخت می باشد. این پوشش و لایه بر روی آسفالتها در چندین نقطه از ایتالیا از جمله جاده ها و باند فرودگاهها به صورت آزمایشی مورد بهره برداری قرار گرفته است. اولین آزمایش در کشور انگلستان مربوط به سال گذشته در منطقه Oxfordshire از توابع شهر Curbridge می باشد.

آسفالت Gipave که توسط شرکت Iterchimica توسعه یافته است نتیجه سه سال تحقیق و پژوهش با همکاری شرکتهای Directa Plus G.Eco و دانشگاه بیکوکا میلان (Milano Bicocca) می باشد.

کاربرد گرافن در آسفالت موجب افزایش عملکرد سطح آسفالت شده و ویژگیهای گرمایی آن نیز افزایش می یابد. این تقویت ساختاری منجر به این می شود که آسفالت در دماهای بسیار پایین سخت و در دماهای بالا نیزنرم نشود. از این رو، وجود گرافن در آسفالت مانع ترک خوردن در سرما و آسیب ساختار در گرما می شود. از دیگر ویژگیهای این آسفالت این است که کشسانی و استحکام ساختاری سطح در مواقعی که فشار زیاد به آسفالت وارد می شود بالا رفته و همچنین نگهداری آن هزینه کمتری می گیرد.

تستهای صورت گرفته در ایتالیا نشان داده اند که استفاده از گرافن مقاومت سطح جاده را بیش از ۲۵۰ برابر افزایش می دهد.

دیوید اگدن David Ogden)) مدیر شرکت Amey در این رابطه گفت: "ما همیشه درصدد پیدا کردن راهکارهای نو آورانه و خلاقانه نوین برای خدمت رسانی به مشتریان خود در تمامی مناطق دنیا هستیم. بنابراین ما خوشحالیم که با شرکت Iterchimica و شورای شهر کنت همکاری کنیم تا این محصول جدید را به عنوان بخشی از برنامه آزمایشگاههای خود مورد آزمایش قرار دهیم.

وی در بخشی دیگر از صحبتهای خود گفت که استفاده از این فن آوری به عنوان جزئی از برنامه های تعمیرات و مهندسی این امکان را به ما می دهد که امنیت جاده ها و همچنین کاهش زمان سفر را بهبود بخشیده و با کاهش تولید گازهای گلخانه ای به محیط زیست کمک می کند.

گیلس پرکینز (Giles Perkins) مدیر برنامه ریزی نو آوریهای آزمایشگاههای هوشمند گفت: شاید به ظاهر باور نکردنی نباشد ولی آزمایشگاههای ما در این ایام کرونا پروژه های خود را بر روی زمین عملیاتی می کنند. این برهه دوران پرچالشی است ولی ما در شهر کنت با همکاری گروههای کاری خود برنامه های نو آورانه خود را پیش می بریم.

فردریکا گیانتاسیو(Federica Giannattasio) مدیر اجرایی شرکت Iterchimica گفت:" مفتخریم که با شورای شهر کنت و شرکت Amey در اجرای این عملیات آزمایشی همکاری می کنیم که این اجازه را به ما می دهد تا تاثیر گذاری آسفالت تقویت شده با گرافن را ارزیابی کنیم. Gipave توسط گرافن تقویت می شود تا با استفاده از این فن آوری نو آورانه طول عمر آسفالت را افزایش دهیم. علاوه بر این، مطمئن هستیم این کار نشانگر پیشرفت فن آورانه با هدف نگهداری و کار های ساخت و ساز جدید است و مزایای اقتصادی و محیط زیستی فراوانی به همراه دارد. در آخر وی اعلام کردند که با شروع این پروژه در امسال در نظر داریم فروش این محصول را در کشورهای مختلف با توجه به توافق نامه اقلیم پاریس در سال ۲۰۱۵ و توسعه پایدار سازمان ملل ادامه دهیم.

آجرهای زنده می توانند نور خورشید و فاضلاب را به دیوارهای راکتور زیستی تولید انرژی تبدیل کنند

شاید تصور اینکه آجرها علاوه بر نگه داشتن دیوارها و سقف و همچنین گرم کردن خانه بتواند کارایی های دیگری هم داشته باشد دور از ذهن باشد. اما محققان در کشورهای مختلف در صدد آن هستند تا با استفاده از راهکارهای نو آورانه روشی برای تولید انرژی از آجرها و اینکه آیا می توان از آجرها به عنوان نگهدارنده الکتریسیته استفاده کرد یا نه پیدا کنند

یکی از این پروژه ها محصول همکاری مشترک بین دانشگاه نیوکاسل و کارشناسانی از دانشگاههای بریستول، تورنتو و شورای تحقیقات ملی اسپانیا و گروههای LIQUIFER و EXPLORA می باشد.

در این پروژه تحقیقاتی، آجر های نمونه بر مبنای فن آوری پیل های سوختی میکروبی توسعه یافته در دانشگاه غرب انگلستان ساخته شده اند. آنها انرژی متابولیکی میکروبها که از منابع تغذیه ارگانیک مانند لجن حوض گرفته شده اند را جذب کرده و به انرژی برق بدون سوخت فسیلی تبدیل می کنند.

وقتی با راچل آرمسترانگ (Rachel Armstrong) مسئول هماهنگی پروژه از دانشگاه نیوکاسل در این رابطه صحبت کردیم. او هیچ ادعای نادرستی در رابطه با کارایی های جاری آجرها نکرد ولی اظهار داشت که هدف نهایی این پروژه ساخت سازه هایی مانند بلوک های کوچک برای افرادی هست که در کشورهای در حال توسعه زندگی می کنند بطوریکه دیوارهای آنها می توانند انرژی لازم خود را برای روشنایی تولید کنند. اما در حال حاضر آنها قادرند برق لازم برای روشن کردن لامپ های LED را تولید کنند.

وی در بخش دیگری از صحبتهایش گفت که آجرهای زنده نمی توانند روشنایی آشپزخانه های مدرن با وسایلی از قبیل یخچال، اجاق گاز، قهوه ساز و مخلوط کن تامین کنند اما می توانند در نحوه ساخت آشپزخانه ها تغییر ایجاد دهند.

راچل اظهار می دارد که فن آوری زیستی فرصتهای زیادی را در اختیار ما قرار داده است و در ادامه می گوید این مدل جدید می تواند محصولات فرعی مضر مرتبط با تامین انرژی از متابولیسم های مرده مانند گازهای گلخانه ای را که منجر به گرم شدن زمین می شوند از بین ببرد و تمامی اکوسیستم های زمین تحت الشعاع تغییرات سریع قرار می گیرند بطوریکه زندگی را در بعضی از بخشهای کره زمین غیرقابل سکونت می کند.

آجرهای قرمز در بین ارزانترین مصالح ساختمانی در سراسر دنیا به شمار می روند. ساختمانهایی را که با آجر ساخته می شوند در همه جا می توان به راحتی پیدا کرد

در یک پروژه ای دیگر، محققانی از دانشگاه واشنگتن در شهر سنت لوئیس در ایالت میسوری آمریکا این نوع آجرها را بخاطر اینکه رنگدانه های قرمز دارند با پوشاندن آنها بوسیله پلی استایرن سولفونات پلیمری (PEDOT) قابلیت مضاعفی به آنها دادند.

PEDOT با توجه به رسانایی الکتریکی بالا، پایداری و ساختار نانو متخلخل آن برای استفاده در سلول خورشیدی در نقش الکترود مقابل بسیار مناسب است. این مواد از نانو الیافی درست شده اند که در بین منافذ آجرها قرار گرفته و آنرا به یک اسفنج یونی تبدیل کرده که انرژی را ذخیره کرده و هدایت می کند.

محصول نهایی می تواند به یک منبع انرژی متصل گردد تا انرژی لازم را برای روشن کردن یک لامپ ذخیره کند. مطابق آزمایشات انجام شده، نمونه اولیه این آجر در مدت ۱۰ ثانیه شارژ شده و سپس قادر است یک لامپ LED سبزسه ولت را برای مدت ۱۰ دقیقه روشن نگه دارد. این آجرها در زیر آب نیز کار می کنند. این سازه ها بعد از ۱۰۰۰۰ بار شارژ کردن بیشتر از ۱۰ درصد ظرفیت ذخیره خود را از دست نمی دهند.

این نوع آجر ها با پوشش PEDOT بلوک های ساختمانی مناسبی بوده که قادر هستند انرژی لازم را برای روشنایی اضطراری تامین کنند. این روش ساده و ارزان بوده و می توان آنرا بروی آجرهای جدید نیز امتحان کرد.

اسکن درختان

درختان با توجه به عمر زیاد و ایجاد پوشش گسترده و نقش موثر در کاهش آلودگی ها، از پایدارترین اجزا فضای سبز شهری محسوب می شوند. امروزه با توجه به افزایش ناهنجاریهای زیست محیطی، افزایش جمعیت و گسترش کارخانجات و صنایع، حیات درختان کهنسال شهر مورد تهدید قرار گرفته اند.

امروزه فن آوریهای زیادی برای تشخیص درصد میزان پوسیدگی تنه، گستردگی ریشه ها و در نتیجه کاهش احتمال سقوط درختان پدیدار می شوند تا به بهبود این امر کمک کنند. برای مثال می توان به دستگاه MRI اشاره کرد که شامل یک دستگاه پرتابل و یک آنتن فرستنده و گیرنده امواج می باشد. لازم است این نکته هم اضافه شود که این دستگاه هیچ حفره ای در داخل درخت ایجاد نمی کند بلکه فقط با ارسال امواج به داخل تنه و محاسبه زمان رفت و برگشت امواج اطلاعات لازم را ثبت می کند.