الهام از کرم‌های قلعه شنی برای ساخت مواد زیست‌سازگار

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.
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.

*