علم در خدمت محیط زیست

آصف ابراهیمی

پنجم جون روز جهانی محیط زیست است. شعار سال ۲۰۲۱ «بازنگری، بازآفرینی و ترمیم» محیط زیست است. بنابراین، افراد باید تصمیم بگیرند و تغییراتی در سبک زندگی خود ایجاد کنند تا بتوانند نظم طبیعت را بازگردانند. به‌هر حال، شعار هرچه باشد، دانشمندان سال‌هاست که تهدیدات ‌زیست‌محیطی را معرفی نموده‌ و در حمایت از محیط زیست، طرح و برنامه ریخته‌اند، راهکارهای عملی سنجیده‌اند و حتا رشته‌های دانشگاهی و دسته‌بندی‌های پژوهشی ایجاد کرده‌اند. علوم زیست‌محیطی، حوزه‌ی چند برنامه‌ای است که نیازمند همراهی اصول فیزیکی، کیمیایی و بیولوژیکی، با تجزیه و تحلیل مهندسی برای «محافظت از محیط زیست» و «ترمیم» آن است. در ابتدا، مباحث زیست‌محیطی در دل رشته‌های دیگر تدریس می‌شد، اما با گسترش روزافزون و چشم‌گیر این علم در جهان، این رشته با عنوان مهندسی منابع طبیعی- محیط زیست، هم‌اکنون در دانشگاه‌های کشورهای مختلف تدریس می‌شود.

به‌دلیل اصرار بی‌اندازه‌ی کشورهای صنعتی در استفاده از سوخت‌های فسیلی، کره‌ی زمین به ‌شکل ناراحت‌کننده‌ی درحال گرم‌شدن است. سوختن سوخت‌های فسیلی باعث تولید گازهایی می‌گردد که اثر گلخانه‌ای شدیدی دارند. کاربن‌دای اکساید، میتان و ازون از مشهورترین گازهای گلخانه‌ای هستند. مکانیزم گرم شدن زمین به دلیل افزایش گازهای گلخانه‌ای، در این‌جا قابل بحث نیست، اما آنچه مسلم است این است که تمدن انسانی و حیات هوشمند کره‌ی زمین را با خطر بزرگی مواجه کرده است. در سوی دیگر، آلودگی‌های ناشی از عدم مدیریت زباله و آلودگی‌های نوری نیز مشکلات چشم‌گیری را خلق کرده‌اند و تهدیدات بالقوه‌ی را به‌وجود آورده‌اند. روی این حساب، جذب کاربن از جو، جداسازی کاربن از نیروگاه‌ها و مراکز صنعتی، کم کردن اصطکاک برای صرفه‌جویی در مصرف مواد سوختی، کنترل آلودگی و مدیریت زباله، کنترل آلودگی نوری و همزمان تولید آکسیجن و تقویت فرایند جذب کاربن‌ دای‌اکساید به‌صورت طبیعی، در دسته‌بندی‌های دانشگاهی‌ای مثل مدل‌سازی زیست‌محیطی، بوم‌شناسی، کیمیای زیست‌محیطی، مهندسی محیط زیست، علوم زیست‌محیطی، تغییرات جهانی و سیاره‌ای، حفاظت از طبیعت و چشم‌انداز، مدیریت و دفع بهداشتی زباله، علوم و فن‌آوری آب و … از چالش‌های اساسی‌ای هستند که صدها مؤسسه‌ی پژوهشی و هزاران پژوهشگر را مصروف ساخته‌اند. لذا، در ادامه‌ی این مقاله نگاهی کوتاهی می‌اندازیم به فعالیت‌ها و تحقیقات دانشگاهی در جهت حفاظت و ترمیم محیط زیست و تلاش‌های تحسین‌برانگیز در راستای حمایت و حفاظت از حیات هوشمند و تمدن بشری در سیاره‌ی زمین.

همانطور که در فوق مشاهده نمودید، چالش‌های دانشگاهی در خصوص محیط زیست فراوان است که از جمله‌ی آن‌ها، کنترل آلودگی نوری، کاهش نرخ مصرف مواد نفتی، و کنترل و مهندسی تولید گازات گلخانه‌ای، را به‌ترتیب و به‌صورت مختصر مورد توجه قرار می‌دهیم.

به ‌لطف پیش‌رفت زیست‌نانوفناوری، دانشمندان توانستند با تزریق نانوذرات مخصوص در برگ گیاهانی آبرسان، گیاهانی را تولید کنند که می‌توانند به مدت ۴ ساعت درخشان بمانند و محیط را خنک نمایند. این گیاهان می‌توانند جاده‌های آینده را در عوض لامپ‌های خیابانی روشن نگهدارند. مهمتر از همه این‌که این می‌توانند بسیاری از مشکلات زیست‌محیطی را نیز حل کنند.

درگیری پیچیده‌ی کیمیایی‌ای که به‌اندازه‌ی کافی نور تولید می‌کند (حتا در روشنایی آن می‌توانید کتاب بخوانید) همان است که کرم شب‌تاب برای ایجاد روشنایی خاصی خود استفاده می‌کند. به‌نقل از وب‌سایت موسسه‌ی فناوری ماساچوست و مقاله‌ی منتشر شده در دسمبر ۲۰۱۷، مهندسین MIT برای ایجاد گیاهان درخشان یک آنزایم موسوم به «لوسیفراز» تولید کردند. لوسیفراز روی یک مولکول به‌نام لوسیفرین عمل می‌کند و موجب انتشار نور می‌شود. محققان معتقدند که با تثبیت بیشتر این نوآوری، این فناوری همچنین می‌تواند برای ارائه‌ی نور، به اندازه‌ی کافی روشن باشد تا یک فضای کاری یا حتا کل یک خیابان، روشن شود.

به باور مایکل استرانو، استاد مهندسی کیمیا در MIT و نویسنده‌ی ارشد این مطالعه، چشم‌انداز این تحقیق این است که یک گیاه بتواند به‌عنوان یک چراغ دایمی عمل کند؛ چراغی ‌که شما مجبور نیستید آن را وصل کنید. نور در نهایت به ‌وسیله‌ی متابولیسم انرژی این گیاه به‌وجود می‌آید. این تحقیق به‌طور جدی دری را به‌سوی چراغ‌های خیابانی باز می‌کند. این چراغ‌های خیابانی چیزی جز درختان درمانی با روشنایی غیر مستقیم و راحت‌بخش در اطراف خانه‌های ما نیست. روشنایی حدود ۲۰ درصد از مصرف انرژی در جهان را به‌خود اختصاص می‌دهد، بنابراین جایگزین کردن آن‌ها با گیاهان طبیعی و بیولوژیکی، کاهش قابل توجهی برای انتشارCO2 خواهد داشت.

معضل دیگری ‌که خیلی به ‌نظر بزرگ نمی‌آید، ولی به ‌صورت جدی به محیط زیست آسیب می‌رساند، اصطکاک است. در صنعت حمل و نقل، تولید فناوری‌های سوخت ترکیبی، آئرودینامیک‌ها، لاستیک‌های نوآورانه، و حتا کاهش موتورها و جعبه دنده‌ها برای کاهش وزن وسایل نقلیه در جهت مبارزه با مشکل زیست‌محیطی و اصطکاک، انجام می‌شوند. طبق گزارش سال ۲۰۰۹ ‌ی مرکز فناوری VTT فنلاند(Technical Research Center of Finland)، در موترهای مسافربری یک سوم مصرف سوخت به‌علت تلفات اصطکاکی می‌باشد. این بدان معنا است که در هر سال میلیون‌ها لیتر سوخت برای غلبه بر اصطکاک در سراسر جهان استفاده می‌شود. در سال ۲۰۰۹، چیزی در حدود ۲۰۸۰۰۰ میلیون لیتر سوخت (بنزین و دیزل) برای غلبه بر اصطکاک مورد استفاده قرار گرفت. همچنان تقاضای جهانی انرژی برای حمل و نقل، از سال ۲۰۱۰ تا سال ۲۰۴۰ به ۴۰ درصد افزایش خواهد یافت. به‌عنوان یک نتیجه، کاهش خسارت اصطکاک، تأثیر مستقیمی بر مصرف نفت خواهد داشت. به همین دلیل، تحقیق‌های متمرکز در جهت توسعه‌ی مواد کم‌کننده‌ی اصطکاک و روانکاری کارآمدتر، در حوزه‌های مختلف نانوفناوری روی دست‌اند. پژوهشگران زیادی از رشته‌های فیزیک، کیمیا و زیست‌شناسی، مهندسی و علم مواد، مصروف تحقیق در زمینه‌های مدلسازی و تولید نانوموادی با قابلیت‌های کم‌کنندگی اصطکاک و روانکاری می‌باشند.

چالش دیگری که در سال‌های اخیر دانشمندان و پژوهشگران را درگیر کرده است، موضوع جذب و جداسازی کاربن و کاربن‌دای اکساید از جو زمین، کارخانه‌ها، مراکز صنعتی ونیروگاه‌ها می‌باشد. سالانه ده‌ها مقاله‌ی پژوهشی در این خصوص در ژورنال‌های بین‌المللی منتشر می‌شوند، اما از میان همه‌ی این‌ها، چالش ایلان ماسک رییس شرکت space-x و شرکت تسلا، جذابیت ویژه‌ی دارد. وی در جنوری ۲۰۲۱ در یک رشته تویت اعلان نمود که برای بهترین جذب‌کننده‌ی کاربن، ۱۰۰ میلیون دالر جایزه تعیین کرده است. با این حال، این نخستین‌بار نیست که یک شرکت، با فناوری جداسازی کاربن، به‌دنبال کمک به تمدن انسانی و حیات هوشمند است. در سال ۲۰۱۸ بنیاد «ایکس‌پرایز» (X-Prize) هم مسابقه‌ای مشابه برگزار کرد و به پنج تیم فینالیست، بخشی از جایزه‌ی بزرگ ۲۰ میلیون دالری خود را اهدا کرد، اما با داشتن یک پشتوانه‌ی ۱۰۰ میلیون دالری در این رقابت، ایلان ماسک نه تنها پنج برابر X-Prize به این کار بودجه اختصاص می‌دهد، بلکه این کار بزرگترین سرمایه‌ی خیرخواهانه او تا به امروز را هم تشکیل می‌دهد که ۱۰ برابرِ بیشترین کمک مالی او در گذشته است. این فناوری، عنصر کاربن را از جو بیرون می‌کشد و آن را ذخیره می‌کند تا به کاهش سرعت تغییرات آب‌و‌هوایی ناشی از فعالیت‌های بشر کمک کند.

شاید سوال خواننده این باشد که خب، افغانستان در کجای این داستان قرار دارد؟ می‌توانید با نگاه حتا سرسری به خیابان‌ها و کوچه‌ها، و حساب سرانگشتی از فعالیت‌های زیست‌محیطی در افغانستان، به این سوال پاسخ دهید. واقعیت این است که مشکلات زیست‌محیطی ناشی از گازات گلخانه‌ای و آلودگی‌های زباله‌ای، مشکلات تنها یک یا چند کشور نیستند، اما در حالت خاص، آلودگی‌های ناشی از عدم مدیریت زباله و پلاستیک‌های تجزیه‌ناپذیر، مشکل بسیار بزرگی برای افغانستان است. تاکنون هیچ برنامه‌ای پژوهشی و عملی در راستای مدیریت زباله‌ها طرح و تطبیق نشده است. این مشکل هم از چشم ادارات ذیربط دولتی و هم از دید نهاد‌های آکادمیک دولتی و خصوصی، کاملا پنهان مانده است. انتظار ما این است که هم در قالب تحقیقات دانشگاهی، عملی و مهندسی، و هم به‌شکل برنامه‌های ترویجی و اجتماعی از طریق رسانه‌های جمعی و مراکز تعلیمی و آموزشی، توجه جدی و سریع صورت گیرد. در غیر آن، این آلودگی‌ها می‌توانند در آینده‌ی نه خیلی دور، منابع و زنجیره‌ی غذایی اکوسیستم‌ها و به‌خصوص منابع آب آشامیدنی را به شدت در معرض آلودگی‌های مرگبار قرار دهد. باتوجه به این توضیحات، اگر طرح و برنامه‌های عملی روی دست باشد، علم می‌تواند این خطرات را به حداقل برساند.

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *