به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، آلودگی هوا در کلانشهرهای بزرگ جهان به یکی از جدیترین چالشهای زیستمحیطی و بهداشتی تبدیل شده است. در پاسخ به این بحران، بعضی شهرها به سمت راهکارهای فناورانه و صنعتی روی آوردهاند. یکی از این راهکارها، ساخت برجهای تصفیهکننده هوا (Smog Towers) است؛ سازههایی غولپیکر که با استفاده از فیلترهای صنعتی پیشرفته و فنهای قدرتمند، حجم بالایی از ذرات معلق (بهویژه پیام۲.۵ و پیام۱۰) را از هوا جذب و پاکسازی میکنند.
این برجها نخست در شهرهایی همچون دهلی نو در هند و شیان در چین بهصورت آزمایشی اجرا شدند و توجه جهانی را به خود جلب کردند. با گذشت زمان، نسخههای کوچکتر، هوشمندتر و کممصرفتری از این فناوری نیز در کشورهای هلند و کره جنوبی طراحی و مورد آزمایش قرار گرفته است.
راهکار دیگر بهکارگیری سازههای خزهای (Moss Towers) است؛ سازههایی که بهجای استفاده از فیلترهای صنعتی و فنهای پرمصرف، از خزههای زنده برای جذب و تجزیه آلایندهها بهره میبرند. این سازهها به شکل دیوارهای عمودی یا برجهای کوچک طراحی میشوند که با خزههایی پوشانده شدهاند که قادرند ذرات معلق، اکسیدهای نیتروژن و بعضی گازهای آلاینده را جذب کنند. مزیت اصلی این فناوری، مصرف انرژی بسیار پایین، زیبایی بصری و امکان نصب در فضاهای شهری محدود همچون ایستگاههای اتوبوس، پیادهروها و دیوارهای ساختمانهاست. این راهکار در شهرهایی همچون برلین، پاریس و بعضی مناطق کره جنوبی بهصورت آزمایشی اجرا شده و بهعنوان مکملی کمهزینه و پایدار برای برجهای تصفیهکننده صنعتی مورد توجه قرار گرفته است.
برج تصفیهکننده هوا در دهلی نو؛ بزرگترین نمونه عملی در جهان
برج تصفیهکننده هوای دهلی نو با ارتفاع ۲۴ متر، یکی از بزرگترین و شناختهشدهترین نمونههای Smog Tower در سطح جهان بهشمار میرود. این برج در منطقه پرتردد کانات پلیس و در قلب تجاری دهلی نصب شده است. ساختار آن شامل یک استوانه بتنی مرکزی است که ۴۰ فن صنعتی با قطر سه متر در بخش میانی آن تعبیه شدهاند. این فنها در مجموع میتوانند یک میلیون متر مکعب هوا را در هر ساعت مکش کنند و از سیستم فیلتراسیون عبور دهند. سرعت جریان هوا در داخل برج به گونهای طراحی شده است که افت فشار کمینه حفظ شود و راندمان کلی سیستم بالاتر از ۸۰ درصد برای ذرات پیام۲.۵ و پیام۱۰ باقی بماند.
سیستم فیلتراسیون این برج ترکیبی از فیلترهای HEPA با راندمان ۹۹.۹۷ درصدی در جذب ذرات ۰.۳ میکرون و بالاتر و فیلترهای الکترواستاتیک است که با ایجاد میدان الکتریکی، ذرات معلق را باردار و جذب صفحات جمعآوریکننده میکنند. این ترکیب موجب شده است برج علاوه بر ذرات معلق، در حذف بعضی گازهای آلاینده از جمله اکسیدهای نیتروژن و ترکیبات آلی فرار نیز تا حدی مؤثر باشد. گزارشهای میدانی نشان میدهد که در شعاع ۵۰۰ متری برج، غلظت ذرات معلق پیام۲.۵ و پیام۱۰ تا حدود ۶۰ درصد کاهش یافته است، هرچند این اثر با فاصله گرفتن از برج کم میشود.
مصرف انرژی این برج بسیار بالاست و نیاز به تأمین برق مداوم از شبکه شهری دارد. نگهداری فیلترها نیز چالشبرانگیز است؛ زیرا تجمع سریع ذرات در دهلی موجب میشود فیلترها هر چند هفته یکبار نیاز به تعویض یا شستوشوی سنگین داشته باشند. با وجود این محدودیتها، برج دهلی همچنان بهعنوان یک نمونه مرجع برای ارزیابی عملکرد برجهای تصفیهکننده هوا در شرایط آلودگی بسیار شدید شهری مورد استناد قرار میگیرد.
برجهای ۱۰۰ متری تصفیهکننده هوا در شیان؛ بزرگترین پروژه در جهان
شهر شیان چین میزبان یکی از بلندپروازانهترین پروژههای برجهای تصفیهکننده هوا در جهان است. در سال ۲۰۱۸، چندین برج تصفیهکننده هوا با ارتفاع ۱۰۰ متر در این شهر به بهرهبرداری رسیدند. هر برج قادر است روزانه تا ۱۰ میلیون متر مکعب هوا را پردازش کند. برخلاف برج دهلی که از فنهای مکانیکی سنگین استفاده میکند، برجهای شیان از سیستمهای چندمرحلهای فیلتراسیون بهره میبرند که شامل فیلترهای پیشتصفیه برای حذف ذرات درشت، فیلترهای کربن فعال برای جذب گازهای آلاینده و فیلترهای نانو برای جذب ذرات بسیار ریز است. این طراحی چندمرحلهای موجب افزایش راندمان کلی سیستم در شرایط آلودگی صنعتی و شهری شدید شده است.
برجهای شیان به پنلهای خورشیدی مجهز هستند که بخشی از انرژی مورد نیاز فنها و سیستمهای کنترلی را تأمین میکنند. این ویژگی مصرف انرژی از شبکه برق شهری را کاهش میدهد و امکان عملکرد پایدارتر در بلندمدت را فراهم میکند. جریان هوا در این برجها بهصورت عمودی از پایین به بالا هدایت میشود و پس از عبور از لایههای فیلتر، از قسمت فوقانی برج خارج میشودد. ارتفاع ۱۰۰ متری برجها این مزیت را ایجاد کرده که هوای تصفیهشده در ارتفاع بالاتری منتشر شود و پوشش بیشتری از سطح شهر را تحت تأثیر قرار دهد.
نتایج اولیه پایش کیفیت هوا در اطراف این برجها نشان داد که غلظت ذرات پیام۱۰ بهطور میانگین ۱۹ درصد کاهش پیدا کرده است. مطالعات بعدی نشان دادند که میزان کاهش ذرات پیام۲.۵ کمتر از پیام۱۰ بوده است و اثر تصفیه به فاصله از برج و شرایط باد بستگی دارد. برجهای شیان بهعنوان نمونه صنعتی بزرگمقیاس، همچنان مورد بررسی و ارزیابی پژوهشگران قرار دارند.
برجهای تصفیهکننده هوای هوشمند و کوچکمقیاس هلند؛ ترکیب هوش مصنوعی و اینترنت اشیا
در هلند، شرکتهای Envinity و ENS Clean Air نسخههای کوچک و هوشمند برج تصفیهکننده هوا را توسعه دادهاند که بهطور ویژه برای محیطهای شهری محدود طراحی شده است. این برجها بهطور معمول بین چهار تا هشت متر ارتفاع دارند و برخلاف نمونههای غولپیکر دهلی و شیان، بر پایه بهینهسازی هوشمند و مصرف انرژی پایین تمرکز کردهاند. هسته اصلی عملکرد این برجها، استفاده از هوش مصنوعی برای تنظیم خودکار سرعت فنها بر اساس دادههای لحظهای کیفیت هوا است. الگوریتمهای هوش مصنوعی با تحلیل مداوم غلظت ذرات معلق، رطوبت و سرعت باد، نرخ جریان هوا را بهگونهای تنظیم میکنند که حداکثر راندمان تصفیه با کمترین مصرف انرژی حاصل شود.
این برجها مجهز به سنسورهای اینترنت اشیا (IoT) هستند که کیفیت هوا را بهصورت پیوسته پایش و دادهها را به پلتفرم مرکزی ارسال میکنند. این سنسورها امکان نظارت از راه دور و تنظیم عملکرد برج را فراهم کردهاند. در بعضی مدلها، سیستم قادر است در صورت تشخیص افزایش ناگهانی آلایندهها، بهطور خودکار فنها را فعال کند و پس از بهبود شرایط، سرعت آنها را کاهش دهد. این قابلیت هوشمند، مصرف انرژی را به میزان قابلتوجهی نسبت به برجهای سنتی کاهش داده است.
این برجهای کوچک بهطور عمده در نقاط پرترددt اما محدود همچون ایستگاههای اتوبوس، میدانهای کوچک شهری و کنار جادههای پرترافیک نصب میشوند. طراحی فشرده و کمصدا بودن آنها موجب شده است در فضاهای عمومی بدون ایجاد مزاحمت نصب شوند. هرچند ظرفیت تصفیه هر واحد نسبت به برجهای بزرگ بسیار کمتر است، اما تعداد بالای این برجها و عملکرد هوشمند آنها، امکان ایجاد شبکهای از واحدهای تصفیه محلی را فراهم کرده است.
برجهای هوشمند تصفیه هوا در کره جنوبی؛ ادغام با شبکه شهر هوشمند
کره جنوبی پروژهای آزمایشی برای توسعه برجهای تصفیه هوای کوچکمقیاس و هوشمند در شهرهای سئول و بوسان اجرا کرده است. برخلاف برجهای غولپیکر، این واحدها بر پایه فناوریهای فوتوکاتالیستی و یونیزاسیون طراحی شدهاند. فیلترهای فوتوکاتالیستی با فعالسازی تحت نور فرابنفش، آلایندههای گازی همچون اکسیدهای نیتروژن و ترکیبات آلی فرار و سمی را تجزیه میکنند، در حالی که سیستمهای یونیزاسیون ذرات معلق را باردار و به صفحات جمعآوریکننده جذب میکنند. این ترکیب، امکان حذف همزمان ذرات معلق و گازهای آلاینده را در مقیاس محدود فراهم کرده است.
یکی از جنبههای مهم این پروژه، اتصال برجها به زیرساخت شهر هوشمند است. از طریق این شبکه، چندین برج میتوانند دادههای کیفیت هوا را به اشتراک بگذارند و بهصورت هماهنگ عمل کنند. بهعنوان مثال، زمانی که سنسورها افزایش آلودگی در یک منطقه ویژه را تشخیص دهند، برجهای مجاور میتوانند بهطور خودکار فعال شوند و پوشش مؤثرتری ایجاد کنند. این هماهنگی کارایی سیستم را در مقایسه با عملکرد مستقل هر برج بهطور قابلتوجهی افزایش میدهد.
ظرفیت تصفیه این برجها بین ۲۰۰ هزار تا ۵۰۰ هزار متر مکعب هوا در ساعت متغیر است. این مقدار برای فضاهای شهری محدود همچون تقاطعهای پرترافیک، پارکها و مناطق مسکونی مناسب است. طراحی ماژولار و مصرف انرژی پایین آنها نیز امکان استقرار تعداد بیشتری از این واحدها را در سطح شهر فراهم کرده است.
دیوارهای خزهای آمستردام؛ راهکاری طبیعی برای بهبود کیفیت هوا در فضای شهری
شهر آمستردام یکی از شهرهای پیشرو در استفاده از سازههای خزهای بهعنوان راهحل طبیعی برای کاهش آلایندههای شهری است. این سازهها بهطور عمده در ایستگاههای اتوبوس، تقاطعهای پرتردد و فضاهای عمومی نصب شدهاند و از گونههای خزه اسپاگنوم و هایپنوم تشکیل شدهاند. خزهها به دلیل سطح وسیع و ساختار سلولی ویژه خود، میتوانند ذرات معلق و بعضی گازهای آلاینده را جذب کنند. رطوبت بالای آبوهوای هلند نیز موجب شده است این خزهها بدون نیاز به آبیاری مصنوعی مداوم، عملکرد پایدارتری داشته باشند.
دیوارهای خزهای آمستردام روی پنلهای ماژولار نصب میشوند که امکان گردش هوا از پشت خزهها را فراهم میکند. این طراحی موجب میشود ذرات پیام۲.۵ و پیام۱۰ به سطح خزه بچسبند و در بافت آن محبوس شوند. برخلاف برجهای مکانیکی تصفیه هوا، این سیستم بدون فن است و عملکرد آن وابسته به شرایط محیطی همچون رطوبت، دما و شدت جریان باد است. مطالعات انجامشده نشان میدهد که این دیوارها در شعاع نزدیک خود میتوانند غلظت بعضی آلایندهها را به میزان اندک اما قابل اندازهگیری کاهش دهند.
با وجود مزایای زیستمحیطی و زیباییشناختی، مقیاس تأثیرگذاری دیوارهای خزهای آمستردام نسبت به برجهای صنعتی همچون نمونههای دهلی و شیان بسیار محدودتر است. این پروژهها بیشتر بهعنوان مکمل سایر راهکارهای سبز شهری همچون بامهای سبز و دیوارهای گیاهی عمل میکنند و هدف اصلی آنها ایجاد تعادل اکولوژیکی در محیط شهری است.
نظر شما