تقنيات النانو في مجالات تحسين وتطوير البيئة

2021-06-03

تقنيات النانو في مجالات تحسين وتطوير البيئة

تقنية النانو هي تقنية مبتكرة تمكن من  تطوير مواد ذات خصائص  محسنة أو جديدة تماما ، وهي تقنية تركز على دراسة  المواد وفهمها ومراقبتها ثم التحكم بها في  أبعاد تتراوح مابين واحد ومئة نانومتر وهو مايعادل  جزءا في المليار من المتر ،  وقدمت تكنولوجيا النانو تطبيقات متنوعة بعضها متوقع والبعض الآخر مذهل وغير متوقع تصب جميعها في مصلحة المجتمع والعلم ، إذ ساعدت في  تحسين العديد من القطاعات الصناعية والتكنولوجية وحتى أحداث ثورة في تكنولوجيا المعلومات والطب والطاقة والنقل والعلوم والقطاعات الأمنية البيئية وسلامة الأغذية وغيرها من القطاعات سريعة النمو نتيجة لفوائد تقنية النانو .
وبناءا على  ماتقدم  ولأهمية الموضوع عقد قسم الدراسات  الاجتماعية  في  بيت  الحكمة  بالتعاون مع وزارة الإعمار والإسكان والبلديات العامة / دائرة  بحوث البناء الندوة العلمية الموسومة  ( تقنيات النانو في مجالات تحسين وتطوير البيئة  ) استهدفت الندوة بيان استخدامات علم النانو تكنولوجي ومساهمته  في تطوير أعمال التشييد والبناء والهندسة المعمارية وتأثيراتها في البيئة.
ابتدأت وقائع الندوة في الساعة العاشرة صباحا  يوم الخميس الموافق  3/6/2021 في قاعة الندوات في بيت الحكمة  بحضور عدد  من  الأكاديميين والمتخصصين في مجال هندسة البيئة  والأعمار  ، وقد ترأس  الجلسة فيها ا.م.د. شذى عباس حسن / جامعة بغداد – كلية الهندسة  ومقررية ا.م.د. خديجة  حسن  جاسم  / الكلية  التربوية  المفتوحة  وبمشاركة الأوراق الآتية :-
1-    تقنيات النانو لإنتاج وحدات بنائية مستدامة / ا.د. ندى مهدي فوزي الجيلاوي / جامعة بغداد  - كلية الهندسة.
2-    نحو تشكيل معماري مستدام في واجهات الابنية بأستخدام  طلاءات  بصرية متعددة الطبقات / م.د. فوزية ارحيم  حسين  جامعة بغداد  - كلية الهندسة.
3-    تقنية النانو وأهداف التطوير المستدام / م. حسين علي حسن الكاهه جي / الجامعة التكنولوجية .
4-    تقنية النانو في مجالات تحسين وتطوير  البيئة  / رئيس مهندسين زينة فيصل خضير / وزارة الإعمار والإسكان والبلديات العامة / دائرة  بحوث  البناء  .
  ابتدأت ا.د. ندى مهدي الجيلاوي  أعمال الندوة بالورقة العلمية الموسومة ( تقنية النانو لإنتاج وحدات بنائية مستدامة ) استعرضت في مقدمتها التعريف بالجسيمات النانوية التي هي وحدة البناء الأساسية في  تكنولوجيا  النانو  ويتم تمثيلها بمجموعة من  عشرات إلى الف ذرة يتراوح قطرها من 1 إلى 100 نانومتر. مؤكدة أن استخدام الجسيمات النانوية  في  الخرسانة يعد أحد الموضوعات القليلة الناشئة ، واستهدفت الباحثة في ورقتها  وصف التأثير الإيجابي للجسيمات  النانوية على البنية المجهرية وخصائص  المواد القائمة على السمنت  والتي لخصتها بالجوانب الآتية :-
1-    تؤدي تقنية النانو دورا رئيسيا في تحسين الخواص الميكانيكية  والعزل الحراري للخرسانة.
2-    أضافت تقنية النانو وظائف  جديدة إلى المواد والمنتجات الموجودة  ، كما يتضح من الدهانات المضادة للميكروبات ، والتنظيف الذاتي ، ودهانات  تنقية الهواء والعزل الشفاف  بصريا.
3-    يحسن السلامة الهيكلية ويقلل من التأثير البيئي  للطاقة المرتبطة بالمباني.
4-    تعمل على تحسين المراقبة الإنشائية  للمباني  من  خلال  ميزة الاستشعار ، ومن ثم تقليل أجهزة المراقبة التقليدية وتقليل تكاليف العمالة .
5-      تحسين الطلاء المقاوم للتآكل ومن ثم يقلل من الأضرار البيئية  الناجمة عن تسرب المواد السامة من  هذه المواد .
6-    يحسن قابلية تشغيل الخرسانة  بسبب قدرتها على التشتت .
7-    يعمل على تجميد الماء الحار بين حبيبات السمنت عن طريق  ملء  الفراغات بين جزئيات  السمنت .
8-    إنها تسرع عملية الترطيب لأن الجسيمات المشتتة تعمل كمراكز  لبلورة منتجات الاماهة.
9-    يعمل على تحسين الديمومة والشد والقص نظرا لقدرته على منع التشققات والتشابك بين المستويات المنزلقة .
10-    يزيد من قوة الترابط بين عجينة السمنت والركام بسبب قدرته على  تحسين منطقة التلامس  مع الركام .
أضافت الباحثة أن الأنابيب النانوية والألياف النانوية الكربونية هي الجسيمات النانوية الأكثر استخداما في الخرسانة التي تساعد في تحسين الديمومة والاستدامة والأداء للخرسانة.
 الورقة الثانية في  الندوة والموسومة ( نحو تشكيل معماري مستدام بأستخدام طلاءات  بصرية  متعددة  الطبقات ) للباحثة م.د. فوزية ارحيم  حسين ، أكدت فيها الباحثة أن آخر فكرة تم التوصل إليها هي استخدام الترجيح الملون للأغطية الزجاجية التي تغطي المنظومات  الشمسية التي تستخدم كواجهات للأبنية بوساطة ترسيب غشاء رقيق متعدد الطبقات على السطح الزجاجي  للمنظومة الشمسية ويمكن الحصول على لوح كبير من الألوان  بوساطة  تغيير سمك أو عدد الطبقات ، أضافت الباحثة أن وظيفة الواجهة المتكاملة بالمنظومات الشمسية تتمثل بالآتي :-


1-    تعمل لمجمع حرارياً مستوياً ( لتوليد الحرارة اللازمة  لتسخين المياه أو الهواء ) أو كخلايا شمسية  لتوليد الطاقة  الكهربائية.
2-    تحسين العزل الحراري للمبنى.
3-    الحماية من  الظروف  الجوية .
4-    عنصر تغليف للواجهة.
أما فوائد  الواجهة المتكاملة بالمنظومات الشمسية فهي :-
•     توفير في التكاليف نتيجة الربط بمكونات المبنى .
•    استبدال الواجهة التقليدية .
•    مناسب للمباني الجديدة وترميم المباني القديمة .
الباحثة اختتمت ورقتها بشأن المنظومات الشمسية الناشئة  والسيناريوهات المستقبلية بأن يسمح التشكيل المعماري المستدام لأنواع كثيرة من الطاقة الشمسية  أن تكون ناجحة بالاعتماد على استراتيجيات التصنيع  والمواد منخفضة الكلفة التكلفة الإجمالية ومن خلال التصميم الإبداعي والمتكامل قبل تركيب زجاج المنظومات وزجاج  المنظومات  متوافر الآن  بتصميم والوان مختلفة ، وكلما كان المنتج  ملون ، كلما كان أكثر جاذبية ، فضلا عن ذلك فهي تحقق نوافذ أكثر شفافية .
الورقة الثالثة في الندوة للباحث المدرس حسين علي حسين الكاهه جي من الجامعة التكنولوجية والموسومة ( تقنية النانو وأهداف التنمية المستدامة ) ، حاول فيها الباحث بيان دور تقنية النانو  في  تحقيق أهداف التنمية المستدامة ، الباحث بدأ ورقته باستعراض لأبرز  التحديات التي تواجه العالم بناءا على  تقرير الأمم المتحدة  2017:والمتمثلة ب:-
1-    تلبية المتطلبات الأساسية كالغذاء والماء والطاقة .
2-    تلبية الحاجة من المنتجات المصنعة كالهواتف  الذكية والسيارات والطائرات.
3-    توفير الخدمات العامة كالسكن والرعاية الصحية  والتوظيف وخدمات البنى التحتية.
4-    تقليل تأثير النشاط البشري على البيئة والمناخ كالتلوث  والتغيير البايولوجي.
الباحث أكد أن المواد النانوية  تحمل خصائص  فيزيائية – كيميائية  تجعلها جذابة وظيفيا لتحقيق أهداف التنمية المستدامة والتي يمكن إيجازها بالآتي :-
•    قياسا إلى كتلتها ، فللمواد النانوية عادة مساحات فاعلة أكبر وأكثر نشاطا من المواد الخام .
•    يمكن توظيف المواد النانوية ضمن مجموعات كيميائية  مختلفة لزيادة  الفتها تجاه مركب معين بما في ذلك المواد المذابة والغازات .
•    يمكن توظيفها أيضا مع مجموعات كيميائية  بحيث تستهدف انتقائيا وبدقة المكونات الحيوية كالتمثيل  الغذائي  والإشارات الحيوية للبكتيريا والفايروسات.
•    توافر المواد النانوية أيضا فرصا غير مسبوقة لتطوير مواد بخصائص  الكترونية وبصرية ومغناطيسية وكيميائية مساعدة فائقة.
اختتم الباحث ورقته  بالتأكيد على  أن تكنولوجيا النانو أصبحت منصة متعددة الاستخدام يمكنها  توفير حلول حقيقية  وفعالة اقتصاديا وبينيا وعملياتيا للإسهام في حلحلة تحديات الاستدامة العالمية من خلال الاعتماد على محاور تكنولوجيا النانو لتحقيق أهداف التنمية المستدامة  في  الموارد المستدامة والصحة والطاقة والصناعة والزراعة والغذاء والأمان البيئي  .
الورقة الرابعة  والأخيرة في  الندوة للباحثة رئيس مهندسين زينة فيصل خضير من وزارة الإعمار والإسكان والبلديات العامة  / دائرة  بحوث  البناء  والموسومة ( تقنية النانو في مجالات تحسين وتطوير  البيئة )  ، أكدت الباحثة  في  بداية ورقتها أن التقدم الهائل الذي حدث في تقنية النانو  حفز منظمة الأمم المتحدة على  الاهتمام بها ، ورصد خطة للاستفادة من تطبيقاتها في المجالات  المختلفة  مثل زيادة كفاية استهلاك الطاقة ، تنظيف البيئة والمحافظة عليها وزيادة الإنتاج الصناعي بشكل هائل وبتكاليف منخفضة جدا   ، فضلا عن دورها في تحقيق تقدم في  مجالات أخرى كثيرة مثل : الطب ، الزراعة ، الفضاء ، المجال العسكري ، الاتصالات  ....  الخ ، أما في  مجال التشييد والبناء فقد أكدت الباحثة أن استخدام النانو متر يعد من أهم التطبيقات الحديثة المشرقة لهذه التكنولوجيا ، إذ تسهم هذه التكنولوجيا في  إنتاج مواد بناء ذات ميزات وخصائص  حرارية وكهربائية وفيزيائية وكيميائية وميكانيكية فريدة ، حيث ستتمكن مساكن ( النانو  ) من مقاومة درجات الحرارة العالية والاشعاعات الضارة   والحماية من الحرائق ، والقدرة على التنظيف الذاتي ، كما ستتمكن المباني من صيانة ومعالجة أي تشققات وتصدعات مبكرا وإصلاحها بنفسها بصورة مباشرة وتلقائية ، وسوف تدخل تكنولوجيا النانو في إنتاج مواد البناء لتحسين  خصائصها ووظائفها مثل المواد المستخدمة في الدهانات والمواد المضافة للخلطات الخراسانية ، وتحسين صناعة الزجاج والخشب وصناعة الحديد والصلب ، ورفع كفاءة الطاقة في المباني وغيرها لتجعلها خفيفة الوزن وأكثر قوة ومتانة ومقاومة للتصدعات والتشققات والتآكل ، ولتفيد في حماية السطح والجدران من التصاقا الغبار والملوثات والمحافظة على درجات اللون والعزل الحراري ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة وتكون الضباب على الزجاج ، هذا فضلاً عن الخصائص البيئية متمثلة في مساعدة مواد البناء في  التقليل من كمية انبعاث غاز ثاني أوكسيد الكربون في البيئة ، ومن ثم المحافظة على سلامة النظام البيئي.
خرجت الندوة بمجموعة من الاستنتاجات  والنتائج  أبرزها :-
1-       للناتو تكنولوجي تطبيقات عديدة في مختلف المجالات مثل مجال الطب والبيئة والطاقة والمجال العسكري والزراعة ومجال الاتصالات والعمارة ، وأن تكنولوجيا النانو رغم كونها حديثة نسبيا إلا أنها تقنية واعدة يمكن من خلالها تحقيق الكثير
2-    تمثل تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها واحدة من  التقنيات والوسائل  الحديثة لتحقيق التنمية المستدامة عالميا  .
3-    سيسهم علم النانو في مجال البناء من خلال تصنيع المواد الداخلة في المواد الفائقة الصلابة والمتانة والأقوى من الفولاذ بخمسين مرة والآخف وزنا من المواد الحالية التقليدية كالحديد والخرسانات الإنشائية بالاقل كلفة وحجما ، فضلا عن الأنابيب النانوية التي تستخدم في أعمال التمديدات والصرف .
4-    إن تكنولوجيا النانو تسرع اكتشاف وتطوير خصائص  المواد وبالتالي أحداث ثورة في طرائق استخدام وتقييم الموارد وتقويمها وتصميم منتجات مستدامة
5-     أن مجال تكنولوجيا النانو بحاجة إلى مزيد من البحث والاستقصاء لأجل الوقوف على أوجه استخدامها وتطبيقاتها على مختلف الصعد .
6-    إن تحقيق تقدم في  أهداف التنمية المستدامة  عالميا بمساعدة تكنولوجيا النانو لازال يتطور ، لكن يمكن القول في ذات الوقت انه يملىء  فراغا واضحا باتجاه تحقيق أهداف التنمية المستدامة.
7-    يمكن لتقنية النانو أن تسهم إسهاما في المجالات الآتية:-
•    تعظيم الاستفادة من  المنتجات الحالية .
•    الحد من  الأضرار في المواد الحالية .
•    انخفاض في  الوزن أو الحجم .
•    تخفيض عدد مراحل الإنتاج .
•    زيادة كفاية استخدام المواد .
•    خفض الحاجة إلى  الصيانة في  مرحلة التشغيل .
8-    مبادئ  ومميزات تقنية النانو  تتلخص بالآتي :-
•    ستكون المواد الناتجة أكثر دقة من تلك المصنوعة بطريقة تقليدية .
•    ستكون درجة النقاوة في المنتج أكثر من السابق .
•    توحيد نوعية المنتج .
•    تقليل تكلفة الإنتاج وخفض الطاقة المستهلكة في  التصنيع والتشغيل .
9-    مبادئ عمارة النانو التكنولوجيا تقوم على  الآتي :-
•    فاعلية الموارد .
•    التوافق مع البيئة.
•    فاعلية الطاقة .
•    الوقاية من التلوث .
أما أبرز التوصيات  والمقترحات  التي خرجت بها  الندوة  فإبرزها  ما يأتي :-
1-    على المؤسسات المعنية تشجيع تصنيع المواد النانوية والمنتجات الخضراء للبناء مثل طلاء النانو والخلايا النانوية والنانوفيلر ومواد العزل النانوية. ....الخ واتاحتها للمستهلكين والمهندسين المعماريين وينبغي خفض تكاليفها مع مراعاة استدامة المنتجات
2-    فرض مطالب على ملاك المباني العامة والخاصة باستخدام مواد صديقة للبيئة بشكل متزايد من خلال تعليمات وأنظمة تجبر المهندسين باستخدام المواد الصديقة للبيئة  في المباني ، مما يسهم في أحداث طفرة في الطلب على تقنية النانو لبناء عمارة خضراء لتحقيق الاستدامة .
3-    العمل على زيادة الوعي بأهمية تكنولوجيا النانو في مختلف المجالات عن طريق الورش التثقيفية واستخدام الانفوجرافيك وهو طريقة سهلة وبسيطة وغير مكلفة لبناء ونشر الوعي عن طريق تحويل البيانات والمعلومات والمفاهيم المعقدة إلى صور ورسوم يمكن فهمها واستيعابها ،  بوضوح وتشويق وتصوير مرئي  لمعلومات مكثفة عن قصة أو خبر او موضوع بطريقة سلسة وسهلة وواضحة .
4-    أهمية التوسع في  إعادة تدوير مخلفات اللوحات الإلكترونية باستخدام مواد صديقة  للبيئة  وإضافة بعض المركبات المهمة مثل أكسيد النحاس النانومتري لما له من تطبيقات عديدة .
5-    العمل على صياغة سياسات التحول إلى المدن الذكية لتعزيز الاستفادة من التكنولوجيا الرقمية في مختلف نواحي حياة الأفراد ، التي من شأنها دعم الابتكار والاستثمار .
6-    دعم الجهود العلمية ومراكز الأبحاث  لاستثمار مخرجات الأبحاث المتعلقة بالتكنولوجيا النانوية وتوافر البنية التحتية  المناسبة لها ، بحيث تغدو قادرة على الإبداع والابتكار في مجال التكنولوجيا والإدماج.


 

 

المزيد من الاخبار