سیمان روشنگر و پدیدۀ بیولومینسانس در ساختمان‌سازی
آیا
می‌توانید تصور کنید که دیوارهای اتاق شما بدون استفاده از هیچ برقی روشن شوند؟ آیا
تا به حال فکر کرده‌اید که رانندگی و راه رفتن در جاده‌ها در نیمه‌های شب بدون هیچ
چراغ خیابانی بسهولت امکان‌پذیر باشد؟ وقت آن رسیده‌است که باور کنیم فناوری ساخت
و ساز به گونه‌ای ظاهر شده‌است که قبلا هرگز تصورش را هم نمی‌کردیم. نوآوری سیمان ساطع‌کنندۀ نور یک مادۀ ساختمانی جدید،
خلاقانه و کم‌مصرف است که می‌تواند بدون هیچ منبع انرژی، تولید نور کرده و موجب
صرفه‌جویی در هزینه‌ها و محیط‌زیست شود.
این سیمان می‌تواند به عنوان منبع نور برای مسیرهای تاریک بدون ایجاد آلودگی نوری برای گونه‌های جانوری و بشری عمل کند. این نوع سیمان با نور طبیعی خورشید شارژ شده و مواد اولیۀ مورد استفاده برای این ماده، سیلیس، ماسۀ رودخانه، ضایعات صنعتی، قلیا و آب است. فرآیند تولید این سیمان را می‌توان در دمای اتاق انجام داد و یکی از مراحل اصلی آن، پلیمریزه شدن تراکمی مواد خام است که به مصرف انرژی زیادی نیاز ندارد. واکنش شیمیایی بین گرد سیمان و آب، مخلوطی قوی و مقاوم ایجاد می‌کند که به همراه چند تکه کریستال به‌حالت ژل‌مانند درمی‌آید.
سیمان یک مادۀ چسباننده با خواص چسبندگی عالی و دارای بدنه‌ای مات است که اجازۀ عبور نور را به داخل ماده نمی‌دهد. دانشمندان با افزودن مواد افزودنی خاصی در طی فرآیند ساخت، خواص نوری این ماده را تغییر داده‌اند تا آن را فسفرسنت کنند. با این حال، این نوع سیمان مانند سیمان معمولی تولید می‌شود، اما با تغییر در ساختار میکروسکوپیک آن، این ماده، ساختاری غیرکریستالی مشابه شیشه پیدا می‌کند که اجازه عبور نور به داخل آن را می‌دهد. این مسئله به صرفه‌جویی در هزینه‌های برق کمک کرده و می‌توان از آن برای روشن کردن مسیرهای پیاده‌روی، استخرهای شنا، اتاق‌های داخلی، جاده‌ها و غیره استفاده کرد.
نمونۀ تولیدی این نوع سیمان، توسط دکتر خوزه کارلوس روبیو آوالوس در دانشگاه میچوآکان سنت نیکلاس هیدالگو (MUSNH) در مکزیک ساخته شده‌است. فرآیند تولید این نوع سیمان، در مقایسه با سایر انواع سیمان، مانند سیمان پورتلند یا انواع پلاستیک‌های مصنوعی، آلودگی بسیارکمتری را برای محیط زیست ایجاد می‌کند. این سیمان با نورهای تولیدی به رنگ‌های آبی یا سبز موجود است و می‌توان درخشش آن را برای جلوگیری از خیرگی کنترل کرد. دکتر آوالوس همچنین درحال کار کردن برروی سیمانی است که بتواند با نورهای سفید، قرمز و بنفش نیز بدرخشد.
در ابتدا از این ماده در بزرگراه‌ها استفاده می‌شد که موجب روشنایی جاده بدون نیاز به تیرهای چراغ برق در جاده می‌شد. این سیمان همچنین موجب حل مشکل تاریکی در مناطق غالبا تاریک ساختمان‌ها مانند پارکینگ‌ها، بهبود ایمنی و همچنین دستیابی به روشنایی مداوم می‌شود. در هلند، از این نوع سیمان برای ساخت یک مسیر دوچرخه‌سواری استفاده شده است که با استفاده از قطعات کفپوش سیمانی فسفرسنت و با الهام از اثر هنری شب پرستاره ون‌گوگ، مسیر دوچرخه سواران روشن شده و جایگزینی برای نورپردازی سنتی در خیابان‌ها شده‌است.
در ادامه به توضیح برخی مزایای سیمان روشنگر می‌پردازیم:
· تولید بتن روشنگر به واقع یک تکنولوژی پایدار است زیرا از تراکم سیلیکات‌هایی که معمولاً در خاک رس، ماسه یا گرد و غبار یافت می‌شوند تشکیل می‌شود.
· فرآیند تولید این نوع بتن سازگار با محیط زیست است زیرا تنها گازی که در طی فرآیند تولید آن آزاد می‌شود بخار آب است.
· این سیمان دوامی صدساله داشته و قابلیت انتشار نورهای سبز یا آبی را دارا می‌باشد.
· این نوع سیمان قابلیت آن را دارد که پس از تاریک شدن هوا تا حدود 12 ساعت روشن بماند.
· میزان روشنایی نهایی حاصل از این نوع بتن در طی فرآیند تولید آن قابل تنظیم است.
· سیمان یک مادۀ غیرارگانیک است که اجزای تشکیل‌دهندۀ آن قابلیت بازیابی دارند.
· این ماده می‌تواند موجب کاهش هزینه‌های بالاسری در دکوراسیون و تزئین در ساخت منازل، آپارتمان‌ها و خانه‌ها شود.
پدیدۀ بیولومینسانس در تامین روشنایی ساختمان‌ها در آینده
پدیدۀ بیولومینسانس در واقع یک واکنش شیمیایی است و زمانی رخ می‌دهد که لوسیفرین (یک مولکول ساطع کنندۀ نور) با لوسیفراز (یک آنزیم) واکنش داده و محصول واکنش را که یک فوتون نور است تولید می‌کند. هنگامی که لوسیفرین با کمک لوسیفراز اکسیده می‌شود، گسیل فوتون‌ها به طورکلی به رنگ آبی رخ می‌دهد. این واکنش همچنین به برخی از میکروارگانیسم‌های دریایی این امکان را می‌دهد که نور را در تاریکی اعماق دریاها و اقیانوس‌ها ساطع کنند.
یک شرکت بیوتکنولوژی فرانسوی با نام گلوئی (Glowee) ایدۀ استفاده از بیولومینسانس را به‌عنوان جایگزینی طبیعی برای روشنایی الکتریکی مطرح کرده‌است. با استفاده از زیست‌شناسی مصنوعی، کد ژنتیکی ماهی‌های مرکب بیولومینسانس بدرون باکتری‌های معمولی تزریق شده تا قابلیت درخشندگی در آنها فعال شود. پس از تکمیل مهندسی ژنتیک باکتری، این باکتری‌ها کشت شده و درون ظروف شفافی که حاوی مواد مغذی لازم برای درخشش باکتری‌ها هستند، نگهداری می‌شوند.
امروزه، این تیم قادر به تولید باکتری‌هایی است که می‌توانند بمدت سه روز متوالی بدرخشند و به گفتۀ این شرکت، این منبع نور را می توان در داخل یا خارج از خانه، برای کاربردهای مختلف مانند ویترین مغازه‌ها، فضاهای عمومی و نمای بیرونی ساختمان‌ها استفاده کرد. شرکت گلویی براین باور است که این جایگزین روشنایی سازگار با محیط زیست می‌تواند به کاهش نرخ مصرف برق جهانی تا 19 درصد و کل انتشار گازهای گلخانه ای تا 5 درصد کمک کند. این تیم امیدوار است که به زودی قادر به ایجاد کنترل نور و تغییر رنگ آن باشد. علیرغم بسیاری از پتانسیل‌های مثبت تکنولوژی بیولومینسانس، هنوز چالش‌هایی برای ادغام این موجودات زنده با معماری ساختمان‌ها وجود دارد. از جملۀ این چالش‌ها محدودیت‌هایی است که در مورد چگونه زنده نگه‌داشتن ارگانیسم‌های زنده در شرایط مساعد و متناسب با زمینه‌های طراحی خصوصا در مقیاس‌های بزرگ معماری وجود دارد.
بیشترین استفاده از بیولومینسانس در ویترین مغازه‌ها یا در صنعت رویداد‌های جهانی (جشنواره‌ها)، بناهای تاریخی، نمای ساختمان‌ها، تابلوهای علامات خیابانی و چراغ‌های راهنما و درکل درجاهایی که ارزش افزوده تجاری وجود دارد می‌باشد. همچنین می‌توان از این تکنولوژی در جا‌هایی که امکان برقکشی الکتریسیته وجود ندارد و در مکان‌های تاریک مانند تونل‌ها استفاده کرد.
این شرکت انواع مختلفی از محصولات را جهت مقابله با انواع چالش‌های پیش‌رو برای مصارف مختلف نور بیولومینسانس توسعه داده‌است. این محصولات می‌توانند در انواع مختلف ظروف نگهدارنده کپسوله شوند. نوع اولیۀ این محصول بشکل یک ژل ارائه شد که باکتری و محیط تغذیۀ آن درون این ژل قرار داشتند که قابلیت تولید در اشکال مختلف را داشت. ماده خام بیولومنسانس می‌تواند به شکل مایع نیز ارائه شود. با نسخه مایع از این ماده، شرکت گلویی یک محصول بشکل بیورآکتور را توسعه داده‌است که می‌تواند میزان باکتری و مادۀ مغذی داخل سیستم را با تمیزکردن و پر کردن مجدد آن کنترل و تنظیم کند.
این بیورآکتورها هم‌اکنون بوسیلۀ ریزجلبک‌ها در نمای ساختمان‌ها استفاده می‌شوند. بااینوجود بکارگیری باکتری‌های بیولومینسنت درآنها می‌تواند ثمربخشی بیشتری در بکارگیری و تطبیق این فناوری در معماری و بازیابی انرژی محلی داشته باشد. ایدۀ کلی در تولید چنین محصولی به‌منظور صرفه‌جویی در منابع طبیعی محدود مانند مواد کمیاب مورد استفاده در لامپ‌هایLED ، کاهش آلودگی نوری ناشی از سیستم‌های نوری برقی و سنتی و کاهش ردپای آلاینده‌های زیست‌محیطی نوری بوده‌است. مادۀ خام بیولومینسانس می‌تواند بطور نامحدود رشد کرده و محصولات جانبی ارگانیکی را تولید کندکه خنثی باشند یا قابلیت استفادۀ مجدد داشته باشند. علاوه براین‌ها نور بیولومینسانس اکوسیستم و حیات وحش را تخریب نکرده و به حشرات آسیب نمی‌رساند. همچنین این نور آنطورکه نورهای سنتی به درختان و پرندگان آسیب می‌رسانند به آنها آسیبی نمی‌رساند.
منابع:
https://www.facilitiesnet.com/
https://www.architectmagazine.com
https://open.metu.edu.tr
https://dchub.me https://www.sanghicement.com https://www.wfdd.org
https://www.prodyogi.com