پژوهشگران یک فیلتر نانوالیاف خورشیدی توسعه داده‌اند که می‌تواند دریچه‌های تهویه ساختمان‌ها را به سیستم‌های جذب دی‌اکسید کربن تبدیل کند، با امکان احیا و بازیافت فیلترها، کاهش مصرف انرژی و بهبود کیفیت هوای داخلی، و این فناوری می‌تواند به مقیاس شهری و جهانی گسترش یابد.
به گزارش سرویس اخبار فناوری تک ناک، یک فیلتر نانوالیاف خورشیدی جدید، چشم‌اندازی از جهانی ارائه می‌دهد که در آن هر دریچه سقفی می‌تواند بی‌صدا هوای داخلی را تصفیه و دی‌اکسید کربن را جذب کند و همزمان مصرف برق را کاهش دهد. پژوهشگران معتقدند این فیلتر کوچک و بی‌صدا می‌تواند به یک اسفنج کربنی جهانی تبدیل شود که در زیرساخت‌های روزمره و ساختمان‌ها ادغام گردد.
این فناوری از مدرسه مهندسی مولکولی پریتزر دانشگاه شیکاگو سرچشمه گرفته و تیم تحقیقاتی موفق به توسعه یک فیلتر نانوالیاف جذب مستقیم کربن از هوا (DAC) شده‌اند که به راحتی در سیستم‌های تهویه استاندارد قابل نصب است.
تحلیل چرخه زندگی نشان می‌دهد که این فیلتر حتی با احتساب انتشار کربن ناشی از تولید و دفع آن ۹۲.۱ درصد کارآمدی دارد. رونگ‌هوی وو، نویسنده اصلی مطالعه، توضیح داد: «هر ساختمان در حال حاضر سیستم تهویه‌ای دارد که روزانه حجم زیادی هوا جابجا می‌کند… این یک راهکار عملی و مقیاس‌پذیر است که جذب کربن را به بخشی از زیرساخت‌های روزمره تبدیل می‌کند.»
پژوهشگران پتانسیل این فناوری را بی‌نهایت می‌دانند. جایگزینی فیلترهای موجود با فیلترهای DAC در تمامی ساختمان‌های جهان می‌تواند سالانه تا ۵۹۶ میلیون تن دی‌اکسید کربن جذب کند؛ رقمی معادل خارج کردن حدود ۱۳۰ میلیون خودرو از جاده‌ها. مزایای فردی نظیر صرفه‌جویی در مصرف برق نیز چشمگیر است. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ نشان می‌دهد که خانوارها و دفاتری که این سیستم را به کار گیرند، می‌توانند تا ۲۱.۶۶ درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند.
بیشتر بخوانید: آغاز به کار بزرگترین کارخانه تصفیه کربن هوای جهان
حتما بخوانید: این مانیتورهای جدید ایسوس هوا را برای شما تصفیه می کنند!
وو این مکانیزم را این‌گونه تشریح کرد: «فیلتر ما دی‌اکسید کربن را در داخل ساختمان جذب می‌کند، بنابراین نیازی به ورود حجم بالای هوای بیرونی نیست و کمتر باید هوا گرم یا سرد شود.» مواد اصلی این فیلتر نانوالیاف خورشیدی ترکیبی از نانوالیاف کربنی و پلی‌اتیلن‌ایمین (PEI) است که به راحتی در قاب‌های HVAC موجود نصب می‌شود.
اما تفاوت اصلی اینجاست که برخلاف فیلترهای HEPA که هر ۶ تا ۱۲ ماه به زباله‌دان می‌روند، فیلترهای DAC قابل احیا و بازگشت به خدمت هستند. فرآیند احیا جایی است که این سیستم جذاب‌تر می‌شود؛ فیلترها با جذب حرارتی بالا از خورشید طراحی شده‌اند تا CO2 را از طریق گرمایش خورشیدی حذف کنند. به گفته هسو: «این فیلتر باید بتواند با انرژی تجدیدپذیر احیا شود.»
استفاده از نور خورشید برای احیای فیلتر نانوالیاف خورشیدی
فیلترهای DAC موجود نیازمند کارخانه‌های بزرگ، زمین اختصاصی و تامین برق هستند، اما طراحی جدید بر تمرکززدایی استوار است. هسو این رویکرد را با تکامل انرژی خورشیدی مقایسه کرد؛ پیش‌تر محدود به محوطه‌های نیروگاه بود، اکنون روی سقف‌ها پخش شده است. او بیان کرد: «دی‌اکسید کربن موجود در هوا مشابه انرژی خورشیدی است. ما قصد داریم با آزمایش و شبیه‌سازی نشان دهیم که می‌توان ساختمان‌ها را به بخشی از تلاش‌های کاهش کربن تبدیل کرد.»
تیم تحقیقاتی یک چرخه شهری باز را ترسیم می‌کند: فیلترهای اشباع شده به همراه زباله و مواد بازیافتی جمع‌آوری، به مراکز مرکزی منتقل و CO2 از آن‌ها استخراج می‌شود تا دوباره مورد استفاده قرار گیرد. هسو تشریح کرد: «فیلترهای اشباع شده از تهویه خانه‌ها و ساختمان‌های تجاری جمع‌آوری شده و به یک مرکز مرکزی منتقل می‌شوند تا CO2 حل شود یا به شکل بسیار غلیظ تبدیل شود و سپس یا ذخیره یا به مواد شیمیایی ارزشمند یا سوخت تبدیل گردد.»
فراتر از مزایای زیست‌محیطی و صرفه‌جویی انرژی، این فناوری سلامت روزمره افراد را نیز ارتقا می‌دهد. وو گفت: «این فیلترها می‌توانند کیفیت هوای داخلی را بهبود بخشند، مخصوصاً در کلاس‌ها و دفاتری که افراد زیادی در یک فضا حضور دارند.»
این پژوهش در نشریه معتبر Science Advances منتشر شده است.
