کاهش آلودگی هوا شهری با استفاده از دودکش های خورشیدی جدید

به گزارش نصر، جعفر آقازاده مدرس دانشگاه و پژوهشگر پارک علم و فناوری آذربایجان شرقی گفت: توسعه پایدار جامعه و اقتصاد برای کاهش بار آلودگی هوا برای عموم، این روش چندین اقدام ژئومهندسی مبتنی بر دودکش‌های خورشیدی را بررسی می‌کند که توانایی حذف در مقیاس بزرگ آلاینده‌های موجود در هوا، به ویژه برای ذرات معلق را دارند.

برای جلوگیری از رشد چشمگیر غلظت ذرات معلق، پاشیدن آب در بالای دودکش خورشیدی به هوا برای از بین بردن آلودگی، و رهگیری ذرات ریز موجود در هوا که توسط انرژی خورشیدی با فیلترهای بزرگ هدایت می شود در مقایسه با روش‌های سنتی، این اقدامات ژئومهندسی دودکش خورشیدی دارای مزایای زیر است:

1) می‌تواند 24 ساعت در روز کار کند، بنابراین عملکرد حذف آلودگی را ثابت و مداوم نگه می‌دارد.
2)  سازگار با محیط زیست هستند و می توانند برای جبران مصرف انرژی برق پاک تولید کنند.
3)   قوی و عملیاتی با نگهداری بسیار کم برای مدت طولانی هستند. 
با توجه به مزایای دودکش خورشیدی و خسارات اقتصادی و سلامت انسانی ناشی از آلودگی هوا، این رویکردهای شایسته در شهرهایی به کار می رود که از مشکلات شدید آلودگی هوا رنج می برند.
لایه مرزی پایین ترین لایه جو است که از اتمسفر گسترش می یابد سطح زمین تقریباً 1000 متر است. نرخ تبادل ذرات معلق (PM) بین هوای زیر و تروپوسفر آزاد بالای لایه مرزی تحت تأثیر جریان هوای متلاطم در این لایه است ساختار داخلی لایه مرزی به طور قابل توجهی با زمان تغییر می کند روز هنگامی که خورشید طلوع می کند، یک لایه مخلوط همرفتی نسبتاً بالاتر است تولید شده به دلیل افزایش گرما از تابش خورشید، جایی که هوا آلاینده ها با جریان هوای متلاطم در آن پخش و مخلوط می شوند. هنگامی که خورشید می‌بارد، یک لایه مرزی پایدار نسبتاً پایین‌تر به دلیل جریان هوای متلاطم پوسیده تشکیل می‌شود و لایه باقیمانده در قسمت بالایی باقی می‌ماند.
رویکرد این روش با پاشیدن آب به هوای آلوده بالای ساختمان‌های مرتفع، خلاقانه است و می‌تواند هوای اطراف ساختمان‌ها را با وظایف ویژه (مثلاً بیمارستان‌ها) تمیز نگه دارد. اما برای حذف آلاینده های هوا در مقیاس شهر باید روش کارآمدتری پیشنهاد شود، زیرا هوای آلوده باید به منطقه ای که در حال سمپاشی است کشیده شود. این رویکرد خلاقانه مهندسی را می توان با پاشیدن قطرات آب در داخل یک دودکش خورشیدی بهبود بخشید. پاشش آب به داخل دودکش خورشیدی نه تنها شامل فرآیند حذف آئروسل می شود، بلکه تبادل گرما و جرم بین قطرات و هوا در طول تماس مستقیم را نیز شامل می شود. اگر قطرات آب پاشیده شده گرمتر از هوا باشد (مثلاً در زمستان سرد)، گرما از آب به هوا منتقل می شود. هوای سرد از پایین دودکش خورشیدی وارد می شود و در اثر گرمای محسوس و نهان منتقل شده از آب، اشباع و گرمتر می شود. هم افزایش دما و هم رطوبت، چگالی هوا را کاهش داده و جریان هوای بالارونده را در دودکش ایجاد می کند.
اگر قطرات آب پاشیده شده سردتر از هوا باشد (مثلاً در تابستان)، گرما از هوا به قطرات آب منتقل می شود که منجر به کاهش دمای هوا می شود.کاهش دمای هوا، چگالی هوا را افزایش می دهد و جریان رو به پایین طبیعی را در دودکش القا می کند.
برای جمع آوری بخار آب تغلیظ شده در ارتفاع کمتر و بیشتر به طور موثر، یک کندانسور سطح متخلخل جامد که در بالای یک دودکش نصب شده است بخار موجود در هوا متراکم می شود و به این جامدات می چسبد. سطوح متخلخل و در زیر سطح متخلخل جامد توسط گرانش جمع آوری شود.
هنگامی که رطوبت نسبی هوای محیط مثلا0.70 باشد، می توان بیش از 100 کیلوگرم بر ثانیه آب متراکم را در یک دودکش به ارتفاع 1000 متر با قطر 100 متر جمع آوری کرد. با فرض اینکه در همان زمان، سرعت جریان جرمی هوای رانده شده به دودکش 14 متر بر ثانیه است. آب بیشتری از هوا با رطوبت نسبی بالاتر تولید خواهد شد، این آب جمع آوری شده توسط کندانسور به سمت توربین های هیدرولیک نمی رود و توربین بادی زمانی که برای تصفیه هوا استفاده می شود کار نخواهد کرد. لوله های سیاه رنگ برای ذخیره انرژی خورشیدی در طول روز استفاده خواهند شد.
لذا برای کاهش اثرات مضر PM بر سلامت عموم مردم در کوتاه مدت، اقدام روش جدید مبتنی بر دودکش های خورشیدی قابل استفاده است. آنها توانایی حذف در مقیاس بزرگ در آلاینده های موجود در هوا، به ویژه برای ذرات معلق را دارند. این اقدامات شامل راندن هوای آلوده به لایه مرزی سیاره به داخل تروپوسفر برای جلوگیری از رشد چشمگیر غلظت ذرات معلق، پاشیدن آب در بالای دودکش به هوا برای پاکسازی آلودگی می باشد.
انتهای پیام/