کاهش تغییرات آب و هوایی به کمک فناوریهای نوین

تغییرات آب و هوایی یکی از مشکلات عمده بشر است. چگونه می توان از ورود حجم بالای دی اکسید کربن تولیدی به اتمسفر جلوگیری کرد؟ آیا می توان بالونهایی سازگار با محیط زیست را جایگزین هواپیماهای مدرن کرد؟ آیا می توان از انرژی باد در شهرها استفاده کرده و آلاینده های دی اکسید کربن را زیر زمین دفن کرد؟

ایسلند؛ تزریق دی اکسید کربن به زمین

در ایسلند، دانشمندان در حال عملی کردن یکی از راه حل های ممکن هستند. جزیره ایسلند بطور قابل توجهی به انرژی زمین گرمایی، به عنوان یکی از سبزترین منابع انرژی متکی است اما بخارات زیرزمینی در این منطقه که منشا آتشفشانی دارند، حاوی دی اکسید کربن زیادی هستند که می تواند با ورود به جو، بر محیط زیست آسیب بزند.

نیروگاههای زمین گرمایی دی اکسید کربن زیادی منتشر نمی کنند. مثلا نیروگاه Hellisheiði در ایسلند با تولید ۳۰۰ مگاوات برق، سالانه حدود ۴۰ تن دی اکسید کربن تولید می کند که حدود ۳٪ از میزان تولید دی اکسید کربن در نیروگاههای مشابهی با سوخت فسیلی است. با این وجود مهندسان در این نیروگاه در تلاشند تا از انتشار همین میزان کم در جو نیز جلوگیری کنند.

راه حلی که در این مکان برای حل مشکل دی اکسید کربن استفاده شده را می توان در سایر صنایع نیز به کار برد. مهندسان در این نیروگاه به جای انتشار دی اکسید کربن و دیگر گازها در هوا، آنها را با آب حاصل از بخارات خارج شده از زمین مخلوط کرده و دوباره به اعماق زمین تزریق می کنند.

در این پروژه، بخار به کمک توربین به سمت مخازنی هدایت و در آنجا متراکم می شود و از حالت گاز به حالت مایع درمی آید. مهندسان پروژه گازهایی مانند دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن را در این آب حل کرده و دوباره آن را به زمین تزریق می کنند، به عبارتی با این روش می توان هر گازی را که از زمین خارج می شود دوباره به آن تزریق کرد.

پمپ های قدرتمند آبِ گازدار را به عمق پانصد متری زمین تزریق می کنند و به این ترتیب اطمینان حاصل می شود که دی اکسید کربن وارد فضای جو نمی شود.

مهندس مخازن در طرح می گوید: «ما اکنون در مرکز تزریق هستیم. جایی که دی اکسید کربن در آب حل شده و دوباره به زمین برمی گردد. ما باید مطمئن شویم که این گازها به اندازه کافی در عمق قرار گرفته اند و فشار ستون آبی که در بالای گاز قرار دارد، برای حفظ گازها در آن اعماق کافیست.»

ایسلند جزیره ای است که عمدتا از سنگ بازالت ساخته شده است. این سنگهای آتشفشانی، نقش مهمی در جذب دی اکسید کربن دارند. واکنش شیمیایی آنها با آب گازدار باعث می شود درنهایت دی اکسید کربن به مواد معدنی جامد تبدیل شود. بافتهای بازالتی به دلیل ترکیب شیمیایی سنگ بازالت برای تزریق دی اکسید کربن مناسب هستند. سنگهای بازالت حاوی مقدار زیادی کلسیم، آهن و منیزیم هستند و این مواد برای سخت کردن ترکیب دی اکسید کربن در زیر زمین لازمند.

آزمایشها در دانشگاه ایسلند با استفاده از پودر سنگ بازالت برای شبیه سازی فرآیندهای زیرزمینی، دوام این روش را نشان داده اند. دانشمندان ابتدا پیش بینی می کردند که تبدیل دی اکسید کربن به ماده معدنی جامد حدود پنج سال زمان ببرد اما تحقیقات اخیر نشان داده است که سرعت انجام این فرایند سریعتر از پیش بینی ها و بیش از انتظارات است.

نمونه های گرفته شده در نیروگاه Hellisheiði ایسلند نشان می دهند که دی اکسید کربن پس از یکسال به کلسیت جامد تبدیل می شوند، پنج برابر سریعتر از آنچه انتظار می رفت.

پرتغال؛ استفاده از انرژی باد

شهرها در آینده به طور فزاینده از انرژی جایگزین همچون باد استفاده خواهند کرد. در حال حاضر توربینهای بادی سروصدای زیادی تولید کرده و برای پرندگان خطرناکند. به همین دلیل عموما در خارج از شهرها استفاده می شوند. اما در این زمینه هم چاره ای پیدا شده است.

در تفرجگاه ساحلی شهر پورتو در پرتغال دستگاهی نصب شده که با استفاده از سلولهای خورشیدی و یک توربین بادی کوچک، به تولید برق برای این منطقه می پردازد.

پدرو روآئو، مهندس مواد می گوید: «این دستگاه مثل یک بال عمل می کند و جریان باد را از افقی به عمودی تبدیل کرده و با این کار، امکان چرخش توربین مرکزی و تولید انرژی را فراهم می کند.»

صفحه های خورشیدی در طول روز به تولید برق می پردازند و توربین افقی نیز به طور مستقل و متناسب با جهت باد، کار می کند.

پدرو روآئو، مهندس مواد می افزاید: «با این دستگاه، شما می توانید نیازهای برق خانه هایتان را به کمک انرژی که در همان منطقه تهیه شده تامین کنید. بدون استفاده از برقِ شبکه که ممکن است از منابعی همچون زغال سنگ و یا نیروگاه های هسته ای تهیه شده باشد. به این ترتیب شما به توسعه پایدار کمک می کنید.»

این فن آوری با حمایت یک پروژه تحقیقاتی اروپایی در حال تکمیل و عرضه به بازار است. در شهرها به کمک این روش و با تجهیزات الکترونیکی مستقل آن می توان بدون نیاز به اتصال به شبکه سراسری برق، به تولید الکتریسیته پرداخت.

ژوائو پینا، مهندس مخابرات می گوید: «امروزه برای اتصال به شبکه سراسری، باید به انجام حفاری در سطح زمین و کابل کشی پرداخت. همچنین شما نیاز به کسب مجوزهایی دارید که گاه به دست آوردنشان زمان زیادی می برد. اما استفاده از این راه حل جایگزین برای تامین برق، بسیار ساده تر و سریعتر است.»

در این سیستم باتریها زیر پوشش دستگاه پنهان شده اند و به ذخیرۀ انرژی تولید شده می پردازند. در کنار آنها، متناسب با نیازهای هر منطقه ممکن است تجهیزات اضافی روی دستگاه نصب شود. فضای خالی در درون دستگاه به مهندسان اجازه می دهد تا هر نوع تجهیزات الکترونیکی را که لازم است، نصب کنند. مثل نصب دستگاههای وایرلس در مناطق روستایی، و یا نصب آنتن برای دسترسی به اینترنت در تلفنهای همراه در مناطق دورافتاده.

ذخیره انرژی در این دستگاهها در بندر پورتوی پرتغال، امکان نصب لامپهای کم مصرفی که بطور خودکار نورشان تنظیم شده و روشن و خاموش می شوند را نیز فراهم کرده است.

بریتانیا؛ بالونی سازگار با محیط زیست

در شهر بدفورد انگلستان، بالونی سازگار با محیط زیست و مدرن در حال تکمیل است. سازندگان این بالون عظیم معتقدند که در زمانی نه چندان دور می توان با استفاده از آن، دیگر سیستم های حمل و نقل هوایی را که آلوده کننده محیط زیست و پر سر و صدا هستند، به کناری گذاشت.

این بالون که Airlander نام دارد، بالونی شکل گرفته از فناوریهای متعدد حمل و نقل هوایی است. فناوریهایی که در هواپیما، پهباد و هلیکوپتر استفاده می شود و سعی شده به این ترتیب کارایی آن به حداکثر برسد.

فضای داخلی این بالون ۳۸ هزار متر مکعب گنجایش دارد که به طور عمده با هلیوم (گازی سبک تر از هوا) پر شده است. بلند شدن این بالون تا ۶۰ درصد به این گاز وابسته است و ۴۰ درصد مابقی بستگی به شکل بالها و حالت آیرودینامیکی بالون دارد. ساخت این بالون به این شکل، علاوه بر بالا بردن بهره وری، آن را بسیار قابل کنترل می کند.

پرواز آزمایشی ایرلندر، نتایج رضایتبخشی به همراه داشته است. سرعت آن ۱۵۰ کیلومتر در ساعت است و گرچه بسیار سریع حرکت نمی کند اما می تواند به راحتی و برای هفته ها در آسمان باقی بماند و برای فرود نیز نیاز به فرودگاه ندارد.

این بالون را می توان به مکانهایی فرستاد که هیچ باند فرودگاهی در آن وجود ندارد مثلا در جایی که حادثه ای طبیعی روی داده است. این وسیله کمی شبیه هلیکوپتر اما بسیار بزرگتر و کارآمد تر از آن است. در آن به جای هیدروژن از هلیوم استفاده می شود که گازی بی اثر است. هلیوم منفجر نمی شود، آتش نمی گیرد و آتش را نیز تقویت نمی کند. در سیستم بلند شدن بالون نیز از امکانات زیادی استفاده شده است؛ بخشی از آن مانند آسانسورها و نوعی شناوری است، بخشی از این سیستم از علم آیرودینامیک گرفته شده و بخشی نیز به کمک موتورها است. در این بالون بسیاری از بخش های اضافی را حذف و در مقابل بر ایمنی و کنترل بهتر آن افزوده اند.

بالون Airlander قادر به حمل ۱۰ تن بار خواهد بود و قرار است در آینده نمونه ای با ظرفیتی پنج برابر بیشتر تهیه شود که چیزی همتراز با هواپیماهای باربری اما با مصرف سوختی بسیار کمتر است.

در این بالون برای یک ماموریت ۲۱ روزه، به همان اندازه سوخت استفاده می شود که یک جت جنگنده در ۱ ساعت استفاده می کند. با آن می توان برای مدت ۲۱ روز بدون توقف درآسمان باقی ماند. بنابراین قطعا تفاوت قابل توجهی در مقدار سوخت مصرفی وجود دارد.

مهندسان امیدوارند چنین بالونهایی به یک راه مناسب برای حمل و نقل محموله هایی تبدیل شود که ضرورتی برای رسیدن سریع آنها به مقصد وجود ندارد. این بالونها می توانند بهترین انتخاب برای کارهای نظارتی بلند مدت باشند و یا حتی به عنوان هتلهایی لوکس، در آسمان به کار گرفته شده و کمترین آلودگی جوی را نیز ایجاد کنند.