نوآوری سبز در راهسازی؛ کاهش انتشار کربن با آسفالت مبتنی بر جلبک
جادهها یکی از حیاتیترین زیرساختهای شهری و بینشهری هستند، اما در مناطق سردسیر، همواره با یک دشمن قدیمی دستوپنجه نرم میکنند: چرخه یخزدگی و ذوب شدن. این پدیده که هر زمستان بارها تکرار میشود، به ترکخوردگی آسفالت، ایجاد چالهها و برآمدگیهای خطرناک منجر شده و هر ساله میلیاردها دلار هزینه تعمیر و نگهداری را به دولتها و شهرداریها تحمیل میکند.
به گزارش تجارت نیوز، جادهها، شریانهای حیاتی شهرها و روستاها هستند اما هر زمستان با چرخه یخزدگی و ذوب شدن یخها، آسیبهای گستردهای به زیرساختهای آسفالت وارد میشود. ترکها، چالهها و برآمدگیهای ناشی از یخ، نهتنها عبور و مرور را مختل میکنند بلکه سالانه میلیاردها دلار هزینه برای تعمیر و نگهداری تحمیل میکنند. اکنون گروهی از دانشمندان آمریکایی اعلام کردهاند که شاید پاسخ این بحران جادهای در دل طبیعت و در دنیای سبز جلبکها نهفته باشد.
در مطالعهای جدید که با حمایت وزارت انرژی آمریکا انجام و نتایج آن در مجله ACS Sustainable Chemistry & Engineering منتشر شده، محققان موفق به تولید چسب آسفالتی از روغن جلبک شدهاند که میتواند مقاومت جادهها را در برابر سرما، رطوبت و آسیبهای ناشی از ترافیک افزایش دهد و در عین حال انتشار کربن را نیز کاهش دهد.
چرا آسفالتهای فعلی دوام ندارند؟
در ترکیب آسفالتهای امروزی از مادهای به نام قیر استفاده میشود که از مشتقات نفت خام است. قیر بهعنوان چسبی عمل میکند که شن، ماسه و سنگها را به هم متصل نگه میدارد و به سطح جاده خاصیت انعطاف میدهد. با این حال، مشکل اصلی در دماهای پایین رخ میدهد. بهمحض اینکه هوا سرد و زیر صفر میشود، قیر سفت و شکننده شده و ترکهای ریز ظاهر میشوند؛ ترکهایی که با عبور خودروها و نفوذ آب به چالههای بزرگتر و خطرناکتری تبدیل میگردند.
این فرایند بهویژه در مناطق سردسیر، چالشی دائمی برای شهرداریها و پیمانکاران است. هر ساله برای ترمیم این آسیبها میلیاردها دلار هزینه میشود، بدون آنکه راهحلی پایدار ارائه گردد.
الهام از جلبک؛ چسبی انعطافپذیر و دوستدار محیط زیست
تیمی از دانشمندان به سرپرستی الهام فینی، به دنبال یافتن جایگزینی برای قیرهای نفتی بودند. آنها موفق شدند نوعی چسب لاستیکی و زیستپایدار از روغنهای استخراجشده از جلبکهای میکروسکوپی تولید کنند که ساختاری مشابه قیر دارد، اما در دماهای پایین عملکرد بهتری از خود نشان میدهد.
فینی میگوید: «ترکیبات مشتقشده از جلبک میتوانند مقاومت در برابر رطوبت و رفتار خودترمیمی آسفالت را افزایش دهند. این یعنی کاهش ترک، افزایش عمر جاده و صرفهجویی در هزینههای نگهداری. در بلندمدت، آسفالت جلبکی میتواند به ایجاد جادههایی پایدارتر و مقاومتر کمک کند.»
آزمایش جلبکها؛ از آزمایشگاه تا مدلسازی پیشرفته
در این پروژه، پژوهشگران عملکرد روغنهای استخراجشده از چهار گونه مختلف جلبک را با استفاده از مدلسازی کامپیوتری بررسی کردند تا بهترین گزینه برای ترکیب با مواد جامد آسفالت مشخص شود. پس از آزمایشهای متعدد، مشخص شد که ریزجلبک سبز آب شیرین به نام Haematococcus pluvialis عملکردی درخشان دارد.
این گونه توانست بیشترین مقاومت را در برابر تغییر شکل دائمی ناشی از فشارهای ترافیکی شبیهسازیشده از خود نشان دهد و همچنین در برابر آسیبهای مرتبط با رطوبت عامل اصلی تشکیل چالهها محافظت بهتری ایجاد کند.
در مرحله بعد، نمونههای آزمایشگاهی آسفالت جلبکی تحت چرخههای مکرر انجماد و ذوب و فشار مکانیکی مشابه شرایط واقعی جاده قرار گرفتند تا دوام آنها سنجیده شود.
نتایج خیرهکننده در آزمایشها
دادههای نهایی نویدبخشاند: آسفالت تقویتشده با چسب جلبکی، در مقایسه با آسفالتهای معمولی، تا ۷۰ درصد بهبود در بازیابی تغییر شکل نشان داد. به بیان سادهتر، جادهها در برابر فشار خودروها و سرمای سخت، مقاومتر شده و دیرتر ترک میخورند.
اما دستاورد بزرگتر، تاثیر زیستمحیطی این فناوری است. پژوهشگران محاسبه کردهاند که اگر تنها ۱ درصد از قیرهای نفتی در آسفالت با مواد مشتقشده از جلبک جایگزین شود، میتوان ۴.۵ درصد از انتشار خالص دیاکسیدکربن حاصل از تولید آسفالت را کاهش داد. و اگر این جایگزینی به حدود ۲۲ درصد برسد، از نظر تئوری، تولید آسفالت میتواند کاملا کربنخنثی شود؛ گامی عظیم در مسیر ساختوساز سبز و پایدار.
جادههای آینده؛ مقاوم، هوشمند و سبز
به گفته این تیم، فناوری آسفالت جلبکی میتواند بدون افزایش چشمگیر هزینهها، عملکردی بسیار بهتر نسبت به آسفالتهای متداول ارائه دهد. همچنین با کاهش وابستگی به نفت خام و کاهش انتشار گازهای گلخانهای، نقشی کلیدی در تحقق اهداف جهانی برای خنثیسازی کربن ایفا کند.
با سرمایهگذاری مداوم وزارت انرژی آمریکا، انتظار میرود نسخههای صنعتی این فناوری در آینده نزدیک مورد استفاده در پروژههای زیرساختی قرار گیرد. این نوآوری میتواند آغازگر دورانی تازه در صنعت راهسازی باشد؛ دورانی که جادهها نه دشمن محیط زیست، بلکه بخشی از راهحل حفظ آن خواهند بود.
جهان امروز به فناوریهایی نیاز دارد که هم کارآمد باشند و هم پایدار. آسفالت جلبکی نمونهای درخشان از این اندیشه است؛ ترکیبی از نوآوری علمی، حفظ منابع طبیعی و کاهش آلایندهها. اگرچه هنوز در مراحل توسعه قرار دارد، اما نتایج این پژوهش نشان میدهد که جادههای فردا میتوانند هم مقاومتر باشند و هم به پاکیزگی زمین کمک کنند مسیری که از دل جلبکها آغاز میشود.
- برچسب ها:
