راهی برای رهایی از مواد دورریختنی
آسفالت سبز
نگاهی کوتاه به زوایای مختلف زندگی روزمره نشان میدهد شکلگیری قالبهای نوین زندگی مبتنی با فناوریهای نوین خیلی سریعتر از آنچه که تصور میشده است به جلو حرکت میکند و در این میان فناوریهای دوستدار محیط زیست و به اصطلاح سبز تنها در یک دهه گذشته از اهمیت جهانی خاصی برخوردار شدهاند. توجه جدی به بازگشتپذیر بودن و به نوعی انطباق با استانداردهای زیستمحیطی از جمله فاکتورهایی است که در توسعه این دانش مدنظر قرار گرفته است و اکنون کار به آنجا رسیده است که نسل آینده آسفالتها در آیندهای نه چندان دور با استفاده از همین دانش نوین به عنوان یکی از کاربردیترین و در عین حال تاثیرگذارترین عناصر سازنده بافتهای شهری به شمار خواهد رفت.
اهمیت این موضوع باعث شده است محققان در گوشه و کنار جهان و مراکز مختلف تحقیقاتی و دانشگاهی دست به کارهای بزرگی زده و نخستین جرقههای تولید این نوع آسفالت را ایجاد کنند. نتیجه این تلاشها چیزی نبوده است، جز اینکه زمزمههای جالبی درخصوص تولید آسفالتهایی با استفاده از مواد بازیافتی مختلف به راه افتاده است. یکی از جالبترین این تلاشها که بهانه ما برای پرونده دانش این هفته شده است و موفقیت دانشمندان هندی در تولید آسفالت از زبالههای پلاستیکی است.
محققان دانشگاه «بنارس هندو» ادعا کردهاند که با این روش جدید زبالههای پلاستیکی به ویژه کیسههای پلیتن را به جادههایی ضد آب و با دوام طولانی تبدیل میکنند. این محققان تکنیک جدید خود را که روشی مفید برای کنترل زبالههای پلیتن است، به ثبت رساندهاند.
رام ادهار سینگ، استاد دپارتمان شیمی دانشگاه بنارس که سرپرستی این تیم پژوهشی را بر عهده داشته است، در توضیح روش جدید میگوید: در این روش ما از کیسههای پلیتن استفاده کرده و آن را تحت حرارت خاص مکانیکی قرار داده و با قطران ذغال سنگ، قطعات سنگ و سایر مواد به ترکیب دلخواه و مورد نیاز برای ساخت جادهها دست پیدا کردیم.
وی در تشریح این سیستم میافزاید: جادههایی که از قطران ذغال سنگ و سنگها ساخته میشوند، به دلیل نفوذ آب، مقاومت خود را از دست میدهند و در نتیجه ترک خوردگی در اثر نفوذ آب ایجاد میشود، اما وقتی به این ترکیب پلیتن که طبیعت ارگانیک دارد، افزوده شود، لایهای را روی سنگها تشکیل میدهد که به مقاومت ترکیب فوق میافزاید. وقتی سنگها با این ماده آلی پوشش داده میشوند میتوانند به خوبی در کنار قطران ذغال سنگ دوام بیاورند.
اما یکی از جالب توجهترین تلاشها برای تولید آسفالت سبز هماکنون از سوی حسین باهیا از اساتید دانشگاهی در دانشگاه ویسکونسین مدیسون آمریکا در حال پیگیری است که اتفاقا با نتایج جالب توجهی نیز همراه بوده است. در حقیقت آمریکا از جمله کشورهایی است که به توسعه دانش آسفالتهای سبز و منطبق با فاکتورهای زیستمحیطی توجه جدی دارد. با این حال باید توجه داشت که این خیز جالب توجه چندان جدید هم نیست اما شیوههایی که برای ارائه این محصول معرفی میشود همواره به عنوان یکی از جاذبههای خواندنی علوم جدید در نظر گرفته شده است. شاید آگاهی از این نکته خالی از لطف نباشد که برای چندین دهه است در هند و برخی کشورهای آفریقایی تلاشهایی در زمینه تولید آسفالتهایی متفاوت آغاز شده است. آسفالت محصول جانبی سختی است که از نفت خام استخراج میشود. با این حال این ماده آنچنان سخت و سفت است که برای پخش کردن آن بر روی راههای احداث شده چارهای جز گرما دادن آن تا دمای 300 درجه فارنهایت وجود ندارد و تازه آن زمان است که به راحتی میتوان آن را به عنوان محصولی کاربردی مورد استفاده قرار داد. این ویژگی موجب شده است تا طی دهههای گذشته و همزمان با توسعه بافتهای شهری، حجم استفاده از انرژی برای روانسازی آسفالت به طرز قابل توجهی افزایش یابد.
اکنون گروهی از دانشمندان با راهاندازی برنامه تحقیقاتی جدیدی در آمریکا موسوم به کنسرسیوم تحقیقات آسفالت در تلاش هستند تا آسفالت تازهای با دو خصوصیت ممتاز ارائه کنند؛ ارزانقیمتتر و منطبق با فاکتورهای زیستمحیطی. این راهبرد به معنای آن است که چنین آسفالتی ممکن است در بازه زمانی بسیار طولانیتری مورد استفاده قرار گرفته و در عین حال در ساختار آن از مواد قابل بازیافت استفاده شود، ضمن آنکه در کل فرآیند تولید آسفالت انرژی کمتری نیز صرف میشود.
به عقیده حسین باهیا که بیش از 20 سال از عمر خود را صرف بررسی و تحقیق ساختار آسفالتها کرده است، لزوم ارائه آسفالتهای سبز هم اکنون به شکل یک ضرورت جدی درآمده است. گرچه هم اکنون در برخی کشورهای جهان انواع مختلفی از آسفالتها با استفاده از تکنیکهای ترکیبی تولید میشود، اما هنوز تا ارائه آسفالت به معنای واقعی سبز فاصله وجود دارد. وی و محققانی از این دست بر این باورند که باید با صرف انرژی به مراتب کمتر آسفالتهای مقاومی تولید کرد که از حیث راندمان کاری بالاتر از آسفالتهای فعلی باشند. وی بهتازگی و به عنوان رهبر این کنسرسیوم بودجه تحقیقاتی 5 میلیون دلاری دریافت کرده است تا ایده آسفالت سبز را به واقعیت تبدیل کند.
آسفالت جدیدی که در این کنسرسیوم تولید میشود برگرفته از شیوههای قدیمی است که در گذشتههای نه چندان دور برای تهیه آسفالتهای مقاوم در مناطق آفریقایی به کار گرفته میشده است. در کشور ثروتمندی همچون آفریقای جنوبی آسفالت کاربردی با استفاده از افزودن آب و مواد شیمیایی مشابه صابون به ماده اصلی تولید میشود تا پس از پهن شدن بر روی زمین به خوبی سفت شود. مطالعات صورت گرفته از سوی سازمان بهبود راندمان مصرف انرژی در کانادا نشان داده است که با استفاده از این تکنیک که به عنوان امولسیون شناخته شده است، به میزان قابل توجهی در مصرف انرژی صرفهجویی میشود. از آن گذشته در فرآیند تولید و حرارت دادن آن نیز گازهای گلخانهای بسیار کمتری نظیر دی اکسید کربن تولید میشود.
یکی از جالب توجهترین کارهایی که به تازگی در زمینه تولید آسفالتهای سبز آغاز شده است، افزودن کلاسهای مختلفی از پلیمرها و یا پلاستیکهای برگشتپذیر به ساختار سنتی آسفالتهاست تا بدین وسیله ضمن بالا رفتن حجم مواد قابل بازیافت و برگشتپذیر آسفالتهای تولید شده، دوام و پایداری آنها را نیز در برابر تغییرات دمایی افزایش دهند.
در کنار تحقیقات امیدوارکننده از این دست، چندی پیش محققان طرح جدیدی را آغاز کردند که طی آن با استفاده از نوعی ماده برگشتپذیر و مشابه آسفالتهای سنتی، سطح قابل توجهی از خیابانها و معابر کلانشهر شیکاگو پوشیده میشود. این نوع آسفالت جدید از دو مشخصه قابل توجه جذب آب و قابلیت تنظیم دما برخوردار است و از این رو پیشبینی میشود بهزودی استفاده از آن در کشورهای مختلف و پهناور جهان گسترش پیدا میکند.
در بسیاری از شهرهای کوچک و بزرگ جهان، آسفالتها سطح بسیار قابل توجهی از معابر شهری را میپوشانند. در کنار این نکته باید به این مساله نیز توجه داشت که میتوان از این سطوح به عنوان جایگاههای مطمئن و ارزان قیمت و در عین حال تاثیرگذار برای تنظیم دمای درون شهری در فصول مختلف سال استفاده کرد. ساختار این آسفالت جدید به گونهای است که به دلیل وجود شبکههای منفذدار قابلیت بالایی در زمینه جذب و نگهداری و در ادامه انتقال آب باران به مخازن از پیش در نظر گرفته شده را دارد. از این رو بهراحتی میتوان حساب ویژهای بر روی این محصول جدید درخصوص افزایش منابع آب شرب شهری و کاهش مصرف انرژی در این زمینه باز کرد. ماده اصلی سازنده این آسفالت نوعی سیمان است که در عین برخورداری از ضریب بالای استحکام و مقاومت، به جهت وجود ریز منافذ میتواند جریان آب را از خود عبور دهد؛ در نتیجه دیگر اثری از جمع شدن آب باران بر روی سطح خیابانها نخواهد بود. به عقیده کارشناسان کاهش تصادفات رانندگی و کمک به بهبود وضعیت زیستمحیطی در کنار افزایش منابع آب شرب شهری از جمله مزایای استفاده از این فناوری نوین به حساب میآید.
اما در کنار این ویژگیها نباید از قابلیت خیرهکننده تنظیم دمای محیطی آن به راحتی عبور کرد. آسفالتهایی که با استفاده از این نوع سیمان ساخته میشوند توانایی جالبی در جذب گرمای ناشی از پرتوهای خورشیدی در روزهای گرم داشته و در عین حال میتوانند در روزهای سرد پاییزی و زمستانی ضمن منعکس ساختن گرمای لذت بخش خورشید تاثیر قابل توجهی در افزایش نسبی دمای شهری داشته باشند. این خصوصیت بارز و تاثیر خیرهکنندهای که در کاهش استفاده از منابع مختلف سوختی از جمله سوختهای فسیلی و مضرآور برای محیط زیست دارد، موجب شده تا دانشمندان عنوان آسفالت سبز را به این محصول تازه بدهند. موفقیت اولیه این طرح موجب شده است تا دانشمندان در گامهای بعدی به دنبال افزودن ساختارهای پلیمری و برگشتپذیر بیشتر به این ساختار باشند تا در نهایت آسفالتی کاملا سبز و مطابق با شاخصههای زیستمحیطی ارائه شود.
تولید آسفالت سبز با استفاده از تجهیزات دورریز الکترونیکی
راهبرد جدید دیگری که دانشمندان در زمینه تولید نسل جدید و مقاومتر آسفالتها در برابر تغییرات محیطی و دمایی دارند، استفاده از ریز مواد سخت و عمدتا دورریز است تا بدین ترتیب جنبه سبز بودن آنها را نیز بالاتر برده باشند. محققانی در چین در این عرصه زودتر از سایر دانشمندان دست به کار شده و با استفاده از تجهیزات الکترونیکی از کار افتاده و دور ریز سختافزاری بر استحکام آسفالتها افزودهاند. ساختارهایی نظیر ریزتراشهها که تا همین چندوقت پیش به عنوان اجزای اصلی بزرگراههای اطلاعاتی جهان به کار گرفته میشدند، اکنون و با از دست دادن قابلیتهای سخت افزاری خود به عنوان محصولی جدید و تقریبا رایگان در راههای مواصلاتی به کار گرفته میشوند. این تکنیک جدید به عنوان گامی تازه و کاربردی در زمینه تولید آسفالتهای سبز مد نظر قرار گرفته است.
بررسیهای مختلف آماری نشان میدهند که همه ساله میلیونها تن تجهیزات و ساختارهای الکترونیکی از کار افتاده به عنوان زبالههای تکنولوژیکی در گوشه و کنار جهان به عنوان زباله دفن میشوند که این فرآیند میتواند خطرات جدی را برای محیط زیست جهانی به همراه داشته باشد. اکنون و در قالب این ایده نوین پیشبینی میشود که ضمن کاهش قابل توجه دفن و سوزاندن چنین موادی، به میزان قابل توجهی نیز بر استحکام ساختار سنتی آسفالتها افزوده شود. در حقیقت دانشمندان به این مواد به عنوان ساختارهای اصلاحکننده و تقویتی برای آسفالتها نگاه میکنند. عقیده دانشمندان چینی که این فناوری نوین را ارائه کردهاند بر این است که استفاده از مدارهای الکترونیکی و ریزتراشهها و سایر تجهیزاتی از این دست که البته عمر مفید کاری خود به عنوان سختافزار را از دست دادهاند میتواند به بالابردن ضریب راندمان عملکرد آسفالتها و در عین حال تولید بهینهتر و ارزان قیمتتر آنها کمک شایانی کند. از آن گذشته آسفالتهایی که بدین ترتیب تولید خواهند شد عمر بیشتری داشته و در مقایسه با آسفالتهای فعلی انطباق بسیار بیشتری با معیارهای زیستمحیطی خواهند داشت.
در این مطالعه جدید ژمینگ ژو و چند محقق دیگر چینی به این نتیجه جالب توجه رسیدهاند که استفاده از میلیونها تن مدارات و تراشههای الکترونیکی دور ریز در ساختار آسفالتهای سنتی میتواند بهترین شانس فعلی برای رهایی از تهدیدات زیستمحیطی آنها باشد و این در حالی است که در این فرآیند به میزان قابل توجهی بر استحکام آسفالتها نیز افزوده خواهد شد. مدارات الکترونیکی چاپی مخصوص رایانههای شخصی، تلفنهای همراه و سایر سیستمهای الکترونیکی که عمدتا در برگیرنده مواد سمی و خطرناکی نظیر جیوه هستند، همواره به عنوان تهدیدات بالقوه زیستمحیطی به حساب میآمدهاند. از آن گذشته بازیافت این مواد نیز از جمله فرآیندهای بسیار سخت و پیچیده برای دانشمندان بوده است که عمدتا با صرف هزینههای زیادی نیز همراه بوده است. اما اکنون این پرسش اساسی مطرح میشود که این مواد الکترونیکی دور ریز چگونه میتوانند بر استحکام ساختار آسفالت بیفزایند؟
گروه تحقیقاتی ژمینگ به این نتیجه رسیده است که این مدارات و تراشهها به جهت برخورداری از فیبرهای شیشهای و همچنین کلاسهای مختلف و مستحکمی از رزینهای پلاستیکی میتوانند به عنوان سازههای تقویتی در دل آسفالتها در نظر گرفته شوند و از این رو ضمن صرف انرژی به مراتب کمتر میتوان تنها با استفاده از لایهای نازک از آسفالت، معابر مناسب و مطمئنی برای تردد خودروهای سبک و سنگین ایجاد کرد.
دانشمندان این روش را نوعی بازیافت جدید و البته سریع عنوان میکنند که طی آن فلزات سمی از مدارات الکترونیکی جدا شده و نوعی پودر عاری از فلز را به همراه دارد. هنگامی که این پودر با آسفالت سنتی ترکیب میشود، محصول نهایی در عین حال که از ضریب مقاومت بالاتری برخوردار است به طرز قابل توجهی در برابر تغییرات دمای محیطی از خود مقاومت نشان میدهد و از این رو میتوان از آن در جادههای بین شهری در مناطق گرمسیر و در عین حال پرتردد استفاده کرد؛ نقاطی که وجود هرگونه دستانداز یا شکاف در سطح آسفالت میتواند تهدیدی جدی برای سلامت رانندگان به حساب آید.
دانشمندان معتقدند استفاده از آسفالتهای سبز در آیندهای نه چندان دور همچون یک ضرورت جدی در نظر گرفته خواهد شد.
نمونهای از آسفالت سبز آزمایشگاهی که از سوی دکتر حسین باهیا و تیم تحقیقاتی همراهش در دانشگاه ویسکونسین آمریکا ارائه شده است.
پیشبینی میشود در نسل آتی آسفالتها از تجهیزات دورریز الکترونیکی برای افزایش استحکام آنها استفاده شود.
آسفالتهای آینده؛ منابع مطمئن ذخیرهسازی انرژی
تحقیق و تولید محصولات اولیه در زمینه ارائه آسفالتهای سبز و منطبق با استانداردهای زیستمحیطی دانشمندان را بر آن داشته است تا نیم نگاهی نیز به استفاده از این محصول ارزان قیمت به عنوان سیستمی مطمئن برای ذخیرهسازی انرژی خورشیدی داشته باشند. هر کسی که تاکنون حتی یک بار در روزهای داغ تابستانی و با پاهای برهنه بر روی سطح آسفالت راه رفته باشد به خوبی به حرارت بالای کف خیابانها پی برده است. اکنون دانشمندان در تلاش هستند تا این حس عادی را به شروعی امیدوارکننده برای ارائه فناوری تازه تبدیل کنند و آن چیزی نیست جز استفاده از آسفالت به عنوان جذبکننده گرمای خورشیدی!
دانشمندان انستیتو پلی تکنیک وورچستر آمریکا برای تحقق اینایده شیوه جالب توجهی را ارائه کردهاند که طی آن از ویژگی ذاتی آسفالتها در جذب حرارت خورشیدی به عنوان منبع پاک تولید و بهرهبرداری انرژی استفاده میشود. در این تکنیک دانشمندان جاذب خورشیدی را تولید کردهاند که میتواند آسفالت جادهها و خیابانها و حتی پارکینگها را به منابع ارزان قیمت تولید انرژی تبدیل کند.
مهدی کیا
گفت و گو
