سیمان‌های جدیدی که می‌توانند جهان را نجات دهند

به گزارش گروه دانش و فناوری، اخیرا خبرهایی در مورد یک دیوار کوچک و کوتاه موسوم به «بیو بلاک اسپیرال»(Bio-Block Spiral) منتشر شده‌اند که می‌تواند سنگری در برابر تهدید بزرگ تغییرات آب‌وهوایی باشد. ساختار منحنی این دیوار که به رنگ گِل‌ است، مانند یک دایره‌ محکم به ارتفاع ۱۵ فوت از جنس بلوک‌های سیمانی بیرون از ورودی یک ساختمان اداری بالا می‌رود. شاید به این دلیل باشد که سازندگان اصلی دیوار هنرمندان نیستند، بلکه باکتری‌ها هستند که به طور ویژه سیانوباکترها، جلبک‌های سبز-آبی یا جلبک‌های برکه را در بر دارند.

سیانوباکتری‌ها با کمک زیست‌فناوری هوشمندانه برای ساخت بیوسیمان کشت شده‌اند. این ماده چسبناک یک جایگزین در جذب کربن برای سیمان پرتلند است که در حال حاضر برای ساخت تقریبا همه بتن جهان استفاده می‌شود. سیمان پرتلند از سنگ‌های آهک استخراج می‌شود که به کارخانه‌های شیمیایی غول‌پیکر، آتشین، تشنه سوخت فسیلی و کربن‌زا انتقال می‌یابند و منشا حدود هشت درصد از گازهای گلخانه‌ای جهان به شمار می‌روند که عامل گرم شدن آب و هوا هستند.

در مقابل، بیوسیمانی که ماسه و سنگ را در بتن به هم متصل می‌کند، توسط سیانوباکتری‌هایی تولید می‌شود که مانند یک محصول کوچک پرورش داده شده‌اند. از آنجا که سیانوباکتری‌ها از طریق فتوسنتز زندگی و رشد می‌کنند، کربن را به جای انتشار دادن آن جذب می‌کنند. بتن ساخته‌شده با بیوسیمان به جای سیمان پرتلند، آن را از سموم آب و هوا به تونیک آب و هوا تبدیل می‌کند.

اما بیو بلاک اسپیرال تنها محصول ارائه‌شده در این زمینه نیست. یک استارت‌آپ زیست‌فناوری موسوم به «پرومتئوس متریالز»(Prometheus Materials) نیز در حال تجاری‌سازی بیوسمان مورد استفاده در دیوار است. این استارت‌آپ حاصل یک همکاری پژوهشی بین آزمایشگاه‌های بیوشیمی و مهندسی عمران «دانشگاه کلرادو» است که مصالح ساختمانی را با کمترین انتشار کربن از موجودات زنده می‌گیرند.

در پرومتئوس، سیانوباکتری‌هایی استفاده می‌شوند که در آب جوشان و سبزرنگ بیورآکتورها رشد می‌کنند. بیوسیمان به‌ دست‌ آمده با ماسه و سنگ مایل به قرمز مخلوط می‌شود و در قالب بلوک‌های قهوه‌ای قرار می‌گیرد.

میلیاردها سال پیش، سیانوباکتری‌ها فتوسنتز را کشف کردند و اکسیژنی را در بازدم خود داشتند که جو قابل تنفس را به زمین داد و زندگی زمینی را فعال کرد. اکنون ممکن است آنها جوی را که ما ویران کرده‌ایم، نجات دهند.

دیوار بیو بلاک اسپیرال

یک فرصت بزرگ

استارت‌آپ پرومتئوس در دور اول جذب سرمایه خود، هشت میلیون دلار جمع‌آوری کرد و قصد دارد جستجو برای سرمایه‌گذاری بزرگ‌تر را به زودی آغاز کند. مقیاس این فرصت، ذهن را درگیر می‌کند. سالانه در جهان حدود چهار میلیارد تن سیمان تولید می‌شود. می‌توان گفت که بتن تا حد زیادی پرمصرف‌ترین ماده تولیدی در جهان است. اگرچه تولید بتن و سیمان به بالاترین حد خود نزدیک شده و در حال تولید بالاترین میزان دی‌اکسید کربن تاریخ است اما شاید جهان تازه کار خود را آغاز کرده باشد.

شاید شنیده باشید که جهان از میزان بتنی استفاده می‌کند که برای ساختن یک پاریس در هر هفته یا یک نیویورک در هر ماه کافی است. «مجمع جهانی اقتصاد»(WEF) تخمین می‌زند که تولید جهانی تا سال ۲۰۵۰ می‌تواند تا ۲۳ درصد رشد کند. با اضافه شدن سه میلیارد نفر دیگر که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۶۰ به ما در این سیاره بپیوندند، شرایط تغییر می‌کند. سازمان ملل تخمین می‌زند که جهان تا پایان قرن حاضر به دو میلیارد خانه دیگر نیاز داشته باشد.

بتن تنها ترجیح جهانی برای مکان‌ها و زیرساخت‌ها نیست. این تنها نوع از مصالح ساختمانی فراوان و ارزان برای پاسخ‌گویی به تقاضاست. برای مثال، چوب هرگز به اندازه کافی وجود ندارد. نظر استارت‌آپ پرومتئوس این است که محصولش می‌تواند به رفع کردن همه نیازهای محلی کمک کند، از بروز یک فاجعه سیاره‌ای جلوگیری به عمل بیاورد و به کل سیاره خدمت کند.

رویکرد کلی پرومتئوس از توانایی موجودات زنده برای ایجاد مواد سفت مانند پوسته، اسکلت بیرونی، استخوان و دندان الهام گرفته شده است. ارگانیسم‌های کوچک می‌توانند مولد زندگی باشند. در بیشتر صخره‌ها و رشته‌کوه‌های سراسر جهان، سنگ آهکی وجود دارد که از پوسته‌ها و سایر تکه‌های کربناتی سفت موجودات زنده صدها میلیون سال پیش در دریاهای کم‌عمق جهان ساخته شده ‌است. ساخت سیمان پرتلند با تجزیه سنگ آهک و بیرون راندن کربن آن، تاریخ طبیعی را مهندسی معکوس می‌کند. بیومواد همان کار صدف‌ها را فقط با ساختن و اتصال انجام می‌دهند.

«بیومیسون»(Biomason)، یک شرکت بیومواد با قدمت ۱۱ سال است که بلوک‌های بتنی، کاشی‌ها و سازه‌های پیش‌ساخته را از سنگ‌های بازیافتی می‌سازد. این محصولات با ماده چسبنده تولیدشده توسط سویه‌هایی از باکتری‌های غیر فتوسنتزکننده تشکیل شده‌اند که می‌توان آنها را وادار به تولید «کلسیت» کرد. این شرکت سال گذشته ۶۵ میلیون دلار بودجه به دست آورد و تعهدی را از شرکت «اچ اند ام»(H&M) برای استفاده شدن محصولات خود در فروشگاه‌های آن دریافت کرد. این شرکت در حال آماده‌سازی مراحل تولید برای یک کارخانه بزرگ در دانمارک است.

«ماینس متریالز»(Minus Materials)، استارت‌آپ دیگری است که از آزمایشگاه‌های دانشگاه کلرادو بیرون آمده و سنگ آهک به کار می‌برد. این استارت‌آپ، سنگ آهک را که می‌تواند به سیمان تبدیل شود، از میکروجلبک‌های دریایی تک‌سلولی فوق‌العاده موسوم به «کوکولیت‌ها» برداشت می‌کند. کوکولیت‌ها اطراف خود را با سنگ آهکی احاطه کرده‌اند که آن را با فتوسنتز تولید می‌کنند. این سنگ آهک را می‌توان به ماده‌ای تقریبا مشابه سیمان پرتلند اما بدون انتشار کربن تبدیل کرد.

تقریبا هر بخش از صنعت ساختمان، اهداف بلندپروازانه‌ای را برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای خود دارد. بزرگترین انجمن‌های تجاری صنایع سیمان و بتن متعهد شده‌اند که انتشار کربن خالص خود را تا سال ۲۰۵۰ به صفر برسانند. با وجود این، راه رسیدن به انتشار صفر کربن خالص همیشه پرهرج‌ومرج بوده است. به معنای واقعی کلمه صدها استارت‌آپ و پروژه تحقیقاتی نوآورانه وجود دارند که مواد جدید و راه‌هایی را برای خروج کربن توسعه می‌دهند اما هیچ کدام از فعالان بزرگ یا گروه‌های صنعتی و دولت‌های مسئول صنایع، به فناوری‌هایی که به صورت انبوه به کار می‌روند، اکتفا نکرده‌اند.

گام بعدی

پرومتئوس در حال حاضر در حال برنامه‌ریزی آزمایش کردن مواد خود در سیاتل برای پایداری در برابر لرزه‌ است. «دانشگاه کلرادو بولدر» از بلوک‌های زیستی برای تعمیر کردن برخی از سازه‌های قدیمی در محوطه خود استفاده خواهد کرد. کسب و کار این شرکت، ساختن بلوک یا حتی بتن نیست، بلکه این شرکت امیدوار است تا مجوز استفاده کردن از بیوسیمان خود را به شرکت‌هایی بدهد که می‌توانند با آن بتن بسازند.

پرومتئوس ادعا نمی‌کند که پاسخ‌ همه پرسش‌ها را دارد اما این موضوع تا اندازه‌ای قطعی است که دوام بیوسیمان فقط در صورتی امکان‌پذیر خواهد بود که مواد در مقیاس گسترده به کار گرفته شوند. ایجاد زیرساخت‌های تولید برای جایگزینی یکی از پرمصرف‌ترین مواد جهان، سابقه‌ای دیرینه دارد که نیازمند انگیزه و تعهد همه‌جانبه است.

انتهای پیام