به نقل از «ایسنا»

الهام از کرم‌های قلعه شنی برای ساخت مواد زیست‌سازگار

تاریخ انتشار: ۱۱ مهر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۸۰۷۹۶۴

دانشمندان با الهام از کرم‌هایی موسوم به کرم‌های قلعه شنی مواد سازگار با محیط زیست ساخته‌اند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، یک کشف پیشگامانه از اعماق اقیانوس در زمینه ساخت و ساز پایدار پدیدار شده است. کرم‌های قلعه شنی با نام علمی Phragmatopoma californica موجودات دریایی نادیده گرفته‌شده‌ای با طول حدود دو اینچ هستند که اکنون به عنوان منبع غیرمنتظره‌ای از الهام برای آینده مصالح ساختمانی کم‌کربن مورد توجه قرار گرفته‌اند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور وانگ شوتائو از مؤسسه فنی فیزیک و شیمی در آکادمی علوم چین این کشف انقلابی را در یک بیانیه مطبوعاتی اعلام کرد.

مبارزه برای تولید کمتر کربن

در حالی که مصالح ساختمانی سنتی مبتنی بر سیمان نقش مهمی در ساخت و ساز داشته و دارند، دیگر نمی‌توان اثرات زیست محیطی آنها را نادیده گرفت. ردپای کربن مرتبط با تولید سیمان قابل توجه است و به میزان قابل توجهی به انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.

تولید سیمان به دماهای بالا نیاز دارد که مصرف انرژی زیادی را می‌طلبد و انتشار کربن دی اکسید طی تبدیل شیمیایی سنگ آهک به کلینکر نیز به عوارض زیست محیطی آن می‌افزاید.

علاوه بر این، استخراج مواد خام مانند سنگ آهک و خاک رس به تخریب زیستگاه، اختلال در اکوسیستم و ردپای بزرگ کربن آن که با حمل و نقل آنها بدتر نیز می‌شود، کمک می‌کند.

این معضلات منجر به تحقیق در مورد جایگزین‌هایی مانند سیمان‌های کربن‌منفی شده است که با استانداردهای جدید مطابقت دارند.

به طور سنتی، مصالح ساختمانی بر پایه سیمان، سنگ بنای صنعت ساختمان بوده‌اند. با این حال، مصرف انبوه انرژی و انتشار کربن مرتبط با تولید سیمان نگرانی‌هایی را در مورد پایداری آنها ایجاد کرده است.

پژوهشگران برای رسیدگی به این موضوع مدت‌هاست به دنبال جایگزین‌هایی از جمله چسب‌های مختلف مانند ژئوپلیمرها و رزین‌ها هستند. این جایگزین‌ها اگرچه امیدوارکننده هستند، اما اغلب از نظر سازگاری با محیط زیست و عملی بودن، مشکل دارند.

اکنون این گروه تحقیقاتی با الهام گرفتن از کرم‌های قلعه شنی، راه‌حل قابل توجهی را کشف کرده است. این موجودات دریایی، ساختارهای پیچیده لانه زنبوری و صخره مانندی را با اتصال دانه‌های شن به یکدیگر می‌سازند.

چیزی که آنها را متمایز می‌کند، چسب کامپوزیتی است که آنها از خود ترشح می‌کنند، چسبی که حاوی پروتئین‌های کاتیونی و آنیونی است که آنها را قادر می‌کند تا دانه‌های شن را محکم به هم متصل کنند و ساختارهای قابل ارتجاع ایجاد کنند.

این تیم با استفاده از چسب‌های پلیمری بر پایه طبیعی، مصالح ساختمانی کم‌کربن را توسعه دادند تا بتوانند این مواد خلاقانه را از دانه‌های مختلف از جمله ماسه صحرا، شن دریا و تفاله بتن بسازند.

این فرآیند در دمای پایین و در فشار جو به دست آمد که آن را هم پایدار و هم از نظر انرژی کارآمد می‌کند.

هموار کردن مسیری سبزتر

از آنجایی که صنعت ساخت و ساز با نیاز فوری به راه حل‌های کم‌کربن دست و پنجه نرم می‌کند، این مواد الهام گرفته از کرم‌های قلعه شنی می‌توانند کلید کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن به میزان قابل توجهی باشند و در عین حال عملکرد مکانیکی برتری را ارائه دهند.

این پروژه با حمایت بنیاد ملی علوم طبیعی چین و برنامه مشارکت بین‌المللی آکادمی علوم چین نه تنها درهای جدیدی را برای ساخت و سازهای آگاهانه از نظر زیست محیطی باز می‌کند، بلکه اهمیت نگاه به طبیعت برای دستیابی به راه‌حل‌های پایدار را نیز برجسته می‌کند.

از آنجایی که جهان با تغییرات آب و هوایی و نیاز به کاهش ردپای کربن دست و پنجه نرم می‌کند، این کشف به عنوان یک یادآوری است مبنی بر این که می‌توان از غیرمنتظره‌ترین مکان‌ها و چیزها الهام گرفت.

همینطور که ما به سمت آینده‌ای آگاه‌تر نسبت به محیط زیست در حال گذار هستیم، کاوش جایگزین‌های نوآورانه مانند این تکنیک الهام گرفته از کرم‌های قلعه شنی در پرداختن به تغییرات آب و هوایی و تقویت شیوه‌های ساخت و ساز پایدار بسیار اهمیت دارد.

یافته‌های این گروه پژوهشی در مجله Matter منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: زیست سازگار جهاد دانشگاهی مهار تورم و رشد تولید کشور ژاپن نوبل پزشکی 2023 شرکت های دانش بنیان دیپلماسی علمی و فناوری دانشگاه آزاد اسلامي جهاد دانشگاهی مهار تورم و رشد تولید کشور ژاپن نوبل پزشکی 2023 مصالح ساختمانی ساخت و ساز

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۸۰۷۹۶۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

برای نابودی ویروس‌ها پنجره را باز کنید

پژوهشگران می‌گویند سطوح بالاتر کربن دی اکسید (CO۲) به این معنی است که ویروس‌ها طول عمر بیشتری خواهند داشت و افراد بیشتری را آلوده می‌کنند، بنابراین باز کردن پنجره می‌تواند یک راه موثر برای کم کردن ویروس‌های معلق در هوا باشد.

کربن دی اکسید یک عمل کلیدی برای بیشتر زنده ماندن ویروس‌های معلق در هوا و در نتیجه احتمال انتشار بیشتر آنهاست؛ بنابراین باز کردن پنجره می‌تواند یک راه علمی برای جلوگیری از انتشار ویروس‌های تنفسی نسبت به آنچه که در ابتدا پیش‌بینی شده بود، باشد.

به نقل از ان‌ای، با ظهور کووید-۱۹، جهان یاد گرفت که بودن در فضای نزدیک با فرد یا افراد دیگر چگونه می‌تواند خطر ابتلا به این ویروس را افزایش دهد.

اکنون تحقیقات جدید به رهبری پژوهشگران دانشگاه بریستول در بریتانیا یک پاسخی به این پرسش داده است که چگونه و چرا ویروس‌های تنفسی موجود در هوا برای مدت طولانی‌تری در فضا‌های بسته باقی می‌مانند. آنها می‌گویند پای کربن دی اکسید در میان است.

آلن هادرل، سرپرست و نویسنده ارشد این مطالعه و محقق ارشد علوم هواپخش در دانشکده شیمی دانشگاه بریستول می‌گوید: ما می‌دانستیم که ویروس عامل کووید-۱۹ موسوم به SARS-CoV-۲ مانند سایر ویروس‌ها، از طریق هوایی که تنفس می‌کنیم، پخش می‌شود، اما این مطالعه نشان‌دهنده پیشرفت بزرگی در درک ما از این است که دقیقاً چگونه و چرا این اتفاق می‌افتد و مهم‌تر اینکه چه کاری می‌توان برای متوقف کردن آن انجام داد.

کربن دی اکسید (CO۲) یک شاخص خوب برای سنجش تهویه در یک فضای داخلی است. تعداد افراد در یک اتاق بر غلظت CO۲ تأثیر می‌گذارد و از آنجایی که هم کربن دی اکسید و هم ویروس‌های تنفسی دیگر در هوای بازدمی وجود دارند، منطقی است که از غلظت CO۲ به عنوان شاخصی برای خطر انتقال ویروس استفاده شود.

در اینجا ما باید کمی عمیق‌تر به بررسی تنفس بپردازیم. PH بالای (قلیایی) بازدم ناشی از ترشحات تنفسی است که از آن منشاء می‌گیرد. به عنوان مثال، بزاق و مایع ریه حاوی سطوح بالایی از بی‌کربنات قلیایی هستند. pH قطرات خارج شده در تنفس با تبخیر بی‌کربنات به گاز CO۲ تغییر می‌کند، اما تحت تأثیر عواملی مانند رطوبت نسبی، اندازه قطرات و غلظت CO۲ در محیط قرار می‌گیرد.

از آنجایی که تصور می‌شود PH محرک عفونت‌پذیری ویروس‌های معلق در هوا باشد، پژوهشگران بررسی می‌کنند که آیا غلظت CO۲ محیط بر پایداری ویروس‌های موجود در هوا (هوا پایداری) و خطر انتقال آنها تأثیر می‌گذارد یا خیر.

در شرایط همه‌گیری کووید-۱۹ از مانیتور‌های سنجش CO۲ برای تخمین تهویه ساختمان استفاده شد. هوای معمولی خارج از منزل حاوی حدود ۴۰۰ قسمت در میلیون (ppm) کربن دی اکسید است. در فضا‌های داخلی معمولی و دارای تهویه مناسب، غلظت بین ۴۰۰ تا ۱۰۰۰ ppm است. در فضا‌های دارای تهویه ضعیف، غلظت CO۲ می‌تواند از ۲۰۰۰ ppm بیشتر شود و در محیط‌های شلوغ‌تر از ۵۰۰۰ ppm بالاتر رود.

پژوهشگران با تغییر غلظت CO۲ در هوا بین ۴۰۰ ppm و ۶۵۰۰ ppm، ارتباط بین غلظت CO۲ و مدت زمانی که ویروس‌های موجود در هوا عفونی می‌مانند را تأیید کردند.

در مقایسه با CO۲ معمولی جو که حدود ۵۰۰ ppm است، افزایش متوسط در CO۲ از ۴۰۰ ppm به ۸۰۰ ppm در محدوده یک اتاق با تهویه خوب منجر به افزایش قابل توجهی در هواپایداری ویروس برای همه سویه‌های ویروس SARS-CoV-۲ از جمله دلتا، بتا و اومیکرون پس از دو دقیقه شد. ضمن اینکه تفاوتی در میزان عفونت و سرایت‌پذیری بین ۸۰۰ و ۶۵۰۰ ppm مشاهده نشد.

افزایش غلظت CO۲ عمیقاً بر سرایت‌پذیری SARS-CoV-۲ در طول زمان تأثیر گذاشت. در مقایسه با هوای معمولی، زمانی که غلظت کربن دی اکسید ۳۰۰۰ ppm بود (مشابه غلظت یک اتاق شلوغ) ویروس‌ها پس از ۴۰ دقیقه تقریباً ۱۰ برابر بیشتر عفونی باقی ماندند.

هادرل می‌گوید: این رابطه روشن می‌کند که چرا رویداد‌های اَبَرپخش‌کننده ممکن است تحت شرایط خاصی رخ دهند. PH بالای قطرات بازدمی حاوی ویروس SARS-CoV-۲ احتمالاً عامل اصلی عفونت است. CO۲ هنگامی که با قطرات برهمکنش می‌کند مانند یک اسید عمل می‌کند. این باعث می‌شود که pH قطرات کمتر قلیایی شود و در نتیجه ویروس درون آنها با سرعت کمتری غیرفعال شود.

خوشبختانه توصیه پژوهشگران برای کاهش عفونت ویروسی یک توصیه ساده است.

هادرل می‌گوید: به همین دلیل است که باز کردن یک پنجره یک استراتژی کاهش موثر است، زیرا هم از نظر فیزیکی ویروس را از اتاق خارج می‌کند و هم باعث می‌شود قطرات هواپخش برای ویروس سمی‌تر شوند.

با توجه به تمرکز جهانی بر کاهش CO۲ جو که دانشمندان اقلیم پیش‌بینی می‌کنند در دهه‌های آینده به بیش از ۵۵۰ ppm افزایش یابد، پژوهشگران می‌گویند یافته‌های آنها پیامد‌های گسترده‌تری دارد.

هادرل می‌گوید: بنابراین، این یافته‌ها پیامد‌های گسترده‌تری نه تنها در درک ما از انتقال ویروس‌های تنفسی، بلکه اینکه چگونه تغییرات در محیط ما ممکن است احتمال همه‌گیری‌های آینده را تشدید کند، دارد.

وی افزود: داده‌های مطالعه ما نشان می‌دهد که افزایش سطح CO۲ در جو می‌تواند با افزایش قابلیت انتقال سایر ویروس‌های تنفسی از طریق افزایش مدت زمانی که آنها در هوا عفونی می‌مانند، همزمان باشد.

این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی کلينيک