از زمان انقلاب صنعتی، انسان بیش از دو هزار گیگا تن(یک گیگا تن= یک میلیارد تن) دی‌اکسید کربن را وارد جو کرده است. این حجم غلیظ از گازهای گلخانه‌ای عامل گرم شدن کره زمین است. اگر چیزی تغییر نکند تأثیرات اقلیمی مانند آتش سوزی در جنگل، موج گرمای خفه کننده و افزایش مخرب سطح دریا شدت می‌یابد.

بنابر گفته دانشمندان انسان‌ها می‌بایست سالانه میلیاردها تن دی اکسید کربن حذف کنند که پس از انجام این کار میزان گازهای گلخانه‌ای نیز کاهش می‌یابد. به چند روش می‌توان کربن جو را کاهش داد که در ادامه به روش‌هایی اشاره خواهیم کرد.

انرژی زیستی با جذب و ذخیره کربن(BECCS)

انرژی زیستی با جذب و ذخیره کربن(BECCS) راه دیگری برای استفاده از فتوسنتز برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی است، اما بسیار پیچیده‌تر از کاشت درختان و یا مدیریت خاک است. انرژی زیستی با جذب و ذخیره کربن فرآیند استفاده از زیست توده برای انرژی در بخش‌های صنعتی، نیرو یا حمل و نقل است. ذخیره “کربن تولیدی”(embodied carbon) قبل از آزاد شدن به جو و سپس ذخیره آن یا در زیر زمین یا در محصولات با دوام مانند بتن روشی خوب است. روش “BECCS” تلاش می‌کند که این کربن را هنگامی که زیست‌توده در حال سوختن و آزاد کردن کربن است، گرفته و آن را در عمق زمین دفن می‌کند. این روش در حال حاضر در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در سه مرکز به صورت آزمایشی انجام می‌شود.

گرفتن مستقیم از هوا

روش “گرفتن مستقیم از هوا” که توسط درخت‌های رباتیک موسوم به “DAC” انجام می‌گیرد، یکی دیگر از چندین روش جمع‌آوری و جداسازی کربن از اتمسفر است. برخلاف سیستم‌های جذب گاز فعلی که می‌تواند به طور موثر کربن دی اکسید را به طور مستقیم از یک دودکش کارخانه‌ای جمع آوری کند، روش DAC می‌تواند کربن را به اشکال متنوع جذب کند. با توجه به اینکه تقریبا نیمی از انتشار CO۲ سالانه از وسایل نقلیه است، DAC می‌تواند تاثیر زیادی بر تغییرات آب و هوایی داشته باشد.

DAC ها معمولا به وسیله فشار هوا، یک ماده شیمیایی جاذب را با کربن دی اکسید مخلوط می‌کنند که اجازه می‌دهد تا مولکول‌های دیگر بدون هیچ محدودیتی عبور کنند. به عنوان مثال، یکی از اولین گزینه‌ها، محلول کلسیم هیدروکسید بود که با قدرت به CO۲ متصل می‌شد و کلسیم کربنات می‌ساخت.

سپس کربن دی اکسید جذب شده از ماده جاذب جدا و تصفیه می‌شود و برای استفاده در کاربردهای صنعتی، سفت می‌شود. البته گفتن این آسان است، چرا که در روش کلسیم کربنات، مواد باید از محلول جدا شوند، خشک شوند و سپس در دمای ۷۰۰ درجه سانتیگراد کربنیزه شوند.

حل معضل آلودگی هوا با درختان مصنوعی

قطع درختان و قاچاق چوب آنها به یک معضل جهانی تبدیل شده است اما اخیرا پژوهشگران راه حلی برای این موضوع پیدا کرده‌اند و آن توسعه درختان مصنوعی است. استارت آپ مکزیکی “بایومیتک”(Biomitech) اخیرا درختان مصنوعی توسعه داده است که تاحدودی می‌توانند با مشکل کمبود درختان مقابله کند. درختان مصنوعی مذکور می‌توانند به اندازه ۳۶۸ درخت طبیعی، آلودگی هوای محیط اطراف را جذب کنند.

توسعه درخت مصنوعی روشی بسیار مهم است زیرا نه تنها باعث صرفه در زمان می‌شود بلکه سبب پاکسازی و زیبایی محیط نیز می‌شود. درخت فلزی یاد شده، “بایوربن”(Biourban) نام دارد و ارتفاع ‌آن حدود ۱۴ فوت(۴.۲ متر) است و از ریز جلبک‌ها که دی اکسید کربن و سایر آلاینده‌ها را از هوا بیرون می‌کشد، استفاده می‌کند تا اکسیژن خالص را به محیط باز گرداند. در حال حاضر این درختان در شهر پوئبلا، کلمبیا و پاناما نصب شده‌اند و عملکرد موفقیت آمیزی داشته‌اند.

“جیمی فرر”(Jaime Ferrer) بنیانگذار شرکت بایومیتک گفت: آنچه این سیستم از طریق فناوری انجام می‌دهد، استنشاق هوا و استفاده از بیولوژی برای انجام فرآیند طبیعی دقیقاً مانند یک درخت است.

تصفیه هوا با یک جاروبرقی غول پیکر

محققان یک شرکت هلندی موفق به ساخت یک سیستم شدند که عملکردی شبیه جاروبرقی داشته و می‌تواند در هر ساعت میزانی معادل ۳۲ استخر المپیک از هوا را در خود کشیده و ذرات سمی آن را خارج کند.

هنک بورسن سازنده این فناوری اظهار کرد: این فیلتر صنعتی هشت متری از فولاد ساخته شده و در بالای ساختمان‌ها نصب می‌شود و مانند یک مکنده بزرگ پاک‌کننده عمل می کند. هوا از طریق این ستون بزرگ داخل و سپس فیلتر می‌شود.

این سیستم برای قرار گرفتن در مکان‌هایی مانند پشت بام‌های مناطق پرجمعیت، یا نزدیک منابع آلودگی مانند کارخانه‌ها طراحی شده و در حدود ۸۰ هزار متر مکعب (۲.۸ میلیون فوت مکعب) هوا را در هر ساعت تصفیه می‌کند.

در آزمایش‌های انجام شده، این سیستم با موفقیت ۹۵ درصدی توانست تمام ذرات سمی موجود در هوا را از بین برده و هوای پاک و سالم را ارائه دهد. بر اساس اظهارات شرکت، فیلترهای دستگاه ۱۰۰ درصد ذرات ریز و ۹۵ درصد ذرات بسیار کوچک را پاکسازی می‌کند. هوای اطراف این دستگاه تا شعاع ۳۰۰ متری یا حدود ۱۰۰۰ فوتی پاک است.

کاهش آلودگی هوا با فناوری چاپ سه‌بعدی

یک تیم از محققان آمریکایی از روش چاپ سه بعدی برای ایجاد یک ساختار دستی اسفنج مانند استفاده کردند که می‌تواند به کاهش آلاینده‌ها کمک کند.

این تیم که رهبری آن را متیو هارتینگز استاد شیمی از دانشگاه آمریکایی به عهده دارد، نشان داده‌اند که چگونه با استفاده از چاپگرهای سه بعدی تجاری می‌توان یک ساختار شیمیایی فعال ایجاد کرد.

این محققان یک ماتریس کوچک اسفنج مانند پلاستیکی با نانوذرات پراکنده شیمیایی فعال دی اکسید تیتانیوم(TiO۲) را طراحی کردند.

این گروه دریافتند که آلایندگی‌ها در اثر تعامل نور طبیعی با دی اکسید تیتانیوم که دارای کاربردهای بالقوه در حذف آلودگی هوا، آب و منابع کشاورزی است، از بین می‌روند.

آنها برای نشان دادن کاهش آلودگی، ماتریس را در آب قرار داده و یک مولکول آلی(آلاینده) را به آن اضافه کردند و بعد از انجام این کار شاهد حذف آلایندگی‌ها بودند.

برج تبدیل هوای آلوده به زیورآلات در لهستان

سازه خارق‌العاده‌ای که دود و آلودگی‌های هوا را جذب کرده و ضمن پاکسازی هوا آنها را به زیورآلاتی منحصربفرد تبدیل می‌کند، در لهستان مستقر شد. “دان روسگارد” هنرمند و طراح هلندی یک سازه ابداع کرد که نه تنها به پاکسازی هوا در شهرها کمک می‌کند، بلکه دود را به سنگ‌های تزئینی تبدیل می‌کند. یک طراح هلندی به نام “دان روسگارد” در سال ۲۰۱۵ یک سازه طراحی کرد که هوای آلوده شهرها را مثل جاروبرقی می‌مکد و آلودگی‌ها را به شکل جواهرات تزئینی درمی‌آورد.

این برج ضد دود هوای اطراف را فیلتر می‌کند تا هوای شهرها را سالم کند. این برج ها هم اکنون در شهرهای مختلف سراسر جهان استفاده می‌شوند. برج ضد دود روسگارد به شهرها و مردمان آنها کمک می‌کند دوباره هوای سالم تنفس کنند. پروژه برج ضد دود، از سری نوآوری‌های شهری است که هدف آن کاهش آلودگی هوا در شهرهای مختلف دنیا است و تجربه الهام‌بخش یک آینده پاک را فراهم می‌کند.

به طور خلاصه، برج ضد دود یک جاروبرقی عظیم هفت متری است که با استفاده از تکنولوژی یونیزاسیون مثبت، هوای آلوده اطراف را می‌مکد. این برج، دود و هوای آلوده را از بالای برج می‌مکد و هوای فیلتر شده را از طریق شش دریچه خود آزاد می‌کند.

برج روسگارد بیشتر از یک کتری برقی انرژی مصرف نمی‌کند و در عین حال می‌تواند عملا بیش از ۳۰ هزار متر مکعب بر ساعت هوای آلوده را تصفیه کند. نحوه کار این برج بدین گونه است که برج توسط یک جریان مثبت کوچک شارژ می‌شود، یک الکترود، یون‌های مثبت را به هوا می‌فرستد. این یون‌ها خود را به ذرات گرد و غبار متصل می‌کنند. سطح شارژ منفی(الکترود معکوس) سپس یون‌های مثبت را به همراه ذرات گرد و غبار به خود جذب می‌کند. ذرات گرد و غبار که به ما آسیب می‌رسانند، همراه با یون‌ها جمع‌آوری و در داخل برج ذخیره می‌شوند. این فناوری طوری طراحی شده که ذرات مفید دود را که سیستم‌های فیلتر رایج قادر به تمیز آن نیستند، جدا کند. این فناوری با استفاده از همان آلودگی جمع‌آوری شده در دریچه‌های خود، آنها را به زیورآلات تبدیل می‌کند. این برج، ذرات کربنی را جمع‌آوری کرده، متراکم می‌کند و مکعب‌های کوچک و شیک می‌سازد که می‌توان قطعات مختلف زیورآلات را در آنها تعبیه کرد