کلانشهرهای جهان در مسیر مقابله با آلودگی هوا با راهکارهای تصفیه‌ای

در شرایطی که آلودگی هوای شهری به یکی از بحران‌های جدی سلامت عمومی تبدیل شده، فناوری «جاروکشی» یا مکش آلودگی به‌عنوان راهکاری نوظهور در بسیاری از کلانشهرهای جهان محبوبیت یافته است. این فناوری با پاکسازی هوا از ذرات بسیار ریز و مضر، نویدبخش وعده کاهش آلودگی و بهبود شرایط زیست‌محیطی در فضاهای شهری است.

در سال‌های اخیر، استفاده از دستگاه‌های عظیم مکش آلودگی که به صورت مکانیکی هوای آلوده را می‌کشند و ذرات معلق را حذف می‌کنند، رواج چشمگیری یافته است. این فناوری قادر است ذرات فرابینی و بسیار ریز معلق در هوا که منشأ اصلی بسیاری از بیماری‌ها مانند مشکلات تنفسی، قلبی و حتی سرطان‌ها هستند را تا ۹۵ تا ۱۰۰ درصد تصفیه کند. بعضی از این دستگاه‌ها با مصرف انرژی بسیار کم یا بهره‌گیری از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند برق یا باد، به شیوه‌ای اقتصادی و زیست‌محیطی عمل می‌کنند. گرچه این سیستم‌ها نمی‌توانند به‌تنهایی بحران آلودگی هوا را در کل شهر رفع کنند، اما به‌عنوان بخشی از بسته‌ای بزرگ‌تر از راهکارهای مقابله با آلودگی، از جمله محدودیت ترددهای شهری، استفاده از فناوری‌های پاک‌تر و توسعه فضای سبز، نقش مهمی ایفا می‌کنند.

سازمان جهانی بهداشت گزارشی منتشر کرده است که طبق آن بیش از ۹۹ درصد جمعیت جهان در مناطقی زندگی می‌کنند که کیفیت هوای آن‌ها پایین‌تر از استانداردهای سلامت است. در چنین شرایطی، شهرهای پیشرو به‌دنبال راهکارهایی فراتر از سیاست‌های محدودکننده و اصلاحات تدریجی رفته‌اند و به سراغ فناوری‌هایی آمده‌اند که آلودگی را به‌طور مستقیم از هوا جذب و حذف می‌کنند.

فناوری‌های مکنده شهری از برج‌های تصفیه‌کننده تا سیستم‌های سقفی و زیرزمینی، نمونه‌هایی از این رویکرد نوآورانه هستند که در شهرهایی همچون روتردام، پکن، تیانجین، برگن و لیسبون اجرا شده‌اند. این فناوری‌ها با ترکیب یونیزاسیون، فیلتراسیون چندمرحله‌ای، مکش فن‌محور و طراحی هوشمند، توانسته‌اند بخشی از آلودگی‌های معلق را از محیط‌های شهری حذف کنند و کیفیت هوا را به‌طور ملموس بهبود بخشند.

برج هوای پاک روتردام با فناوری یونیزاسیون

شهر روتردام در هلند با اجرای پروژه «برج هوای پاک» توانسته است یکی از نوآورانه‌ترین نمونه‌های استفاده از فناوری مکش مستقیم برای تصفیه هوای شهری را به نمایش بگذارد. این برج که توسط یک طراح هلندی طراحی شده است، هفت متر ارتفاع دارد و قادر است در هر ساعت حدود ۳۰ هزار متر مکعب هوا را پاک‌سازی کند. انرژی مصرفی این برج به اندازه یک کتری برقی معمولی است که آن را به یکی از کم‌مصرف‌ترین سیستم‌های تصفیه هوا در فضای باز تبدیل کرده است.

فناوری به‌کاررفته در این برج مبتنی بر یونیزاسیون مثبت است که توسط شرکت «ای‌ان‌اس کلین ایر(ENS Clean Air) » توسعه یافته است. در این روش، ذرات معلق هوا همچون پی‌ام ۱۰ و پی‌ام ۲.۵ با بار الکتریکی مثبت شارژ و سپس به صفحات جمع‌آوری با بار منفی جذب می‌شوند. این فرایند منجر به تبدیل گردوغبار ریز به ذرات درشت‌تر و بی‌ضرر می‌شود. بر اساس اندازه‌گیری‌های میدانی و شبیه‌سازی‌های دینامیک سیالات، این برج توانسته است تا ۷۰ درصد از ذرات پی‌ام ۱۰ و حدود ۵۰ درصد از ذرات پی‌ام ۲.۵ را در خروجی مستقیم خود کاهش دهد. در شعاع ۱۰ متری اطراف برج، کاهش ۴۵ درصدی پی‌ام ۱۰ و ۲۵ درصدی پی‌ام ۲.۵ ثبت شده و در شعاع ۲۰ متری، این کاهش به ترتیب به ۳۰ و ۲۰ درصد رسیده است.

سرعت جریان هوای تصفیه‌شده در خروجی‌های برج بین ۰.۲ تا ۲.۳ متر بر ثانیه متغیر است و به‌گونه‌ای طراحی شده است که هوای پاک به‌صورت مؤثر در محیط اطراف پخش شود. یکی از جنبه‌های هنری و آموزشی این پروژه، تبدیل آلودگی جمع‌آوری‌شده به جواهرات کوچک است که با عنوان «جواهرات بدون دود» به فروش می‌رسند و هدف آن افزایش آگاهی عمومی درباره آلودگی هواست. این برج قابلیت جابه‌جایی و تطبیق با محیط‌های مختلف را دارد.

پروژه‌های هنری و صنعتی چین برای مکش دود شهری

در شهرهای بزرگ چین پروژه‌هایی با هدف مکش مستقیم آلودگی هوا از محیط شهری اجرا شده‌اند که ترکیبی از فناوری صنعتی و هنر محیطی هستند. یکی از نمونه‌های برجسته، پروژه‌ای در پکن بود که یک هنرمند چینی به‌مدت ۱۰۰ روز به‌صورت مداوم ذرات معلق هوا را جمع‌آوری کرد. او به‌مدت چهار ساعت در روز، با استفاده از یک دستگاه مکنده صنعتی به ارزش حدود ۱۱۰۰ دلار، هوای آلوده مناطق مختلف پکن را جمع‌آوری کرد. این دستگاه مجهز به لوله‌ای بلند بود که برای مکش هوای محیط شهری در ارتفاع بالا طراحی شده بود. فناوری‌های به‌کاررفته در این پروژه‌ها شامل مکش هوای آلوده با فن‌های صنعتی بزرگ و استفاده از سیستم‌های رسوب‌دهی الکترواستاتیک برای جذب ذرات معلق بود. این سیستم با ایجاد میدان الکتریکی، ذرات ریز را به صفحات جمع‌آوری هدایت می‌کرد.

در پایان دوره ۱۰۰ روزه، او موفق شد حدود ۱۰۰ گرم ذرات معلق از هوای شهر جمع‌آوری کند که شامل گردوغبار معلق و آلودگی‌های بسیار ریز بودند و اندازه آن‌ها تا ۳۰ برابر کوچک‌تر از قطر موی انسان تخمین زده شد. ذرات جمع‌شده در این پروژه به آجر فشرده تبدیل شد و به‌عنوان نماد آلودگی شهری در نمایشگاه‌های عمومی به نمایش درآمد. این آجر نه‌به‌عنوان راه‌حل عملی برای آلودگی، بلکه به‌عنوان نمادی هنری و هشداردهنده از بحران آلودگی هوا ساخته شد. این پروژه توانست واقعیت فیزیکی آلودگی را به‌صورت ملموس به نمایش بگذارد و شهروندان را به تأمل درباره ابعاد بحران و ضرورت اقدامات مدنی برای حفاظت از محیط‌زیست شهری وادار کند.

برج هوای پاک هلندی، پس از اجرای موفق در روتردام، در چندین شهر چین از جمله پکن، تیانجین و دالیان نیز نصب و آزمایش شده است. این برج‌ها با ارتفاع هفت متر و مصرف برق بسیار پایین حدود ۱۱۷۰ وات، از فناوری یونیزاسیون مثبت بدون ازون استفاده می‌کنند تا هوای آلوده شهری را تصفیه کنند.

نصب این برج در پکن هم‌زمان با دوره‌هایی از آلودگی شدید هوا انجام شد که شاخص کیفیت هوا برای ذرات پی‌ام ۲.۵ به بیش از ۵۰۰ رسیده بود. این برج در نقاطی همچون میدان تیان‌آن‌من و اطراف مراکز دولتی نصب شد و به‌عنوان بخشی از پروژه «هوای پاک» با حمایت دولت چین و سازمان‌های محیط‌زیستی اجرا شد و نتایج قابل‌قبولی برجا گذاشت.

هزینه ساخت هر برج حدود دو میلیون دلار و هزینه نگهداری سالانه آن حدود ۳۰ هزار دلار است. این پروژه در چین بخشی از برنامه‌های نوآورانه برای کاهش آلودگی هوا در چهارچوب «برنامه پنج‌ساله سیزدهم» دولت چین بوده و با استقبال عمومی و رسانه‌ای قابل‌توجهی همراه شده است. برج‌های هوای پاک به‌عنوان نمادی از تلفیق فناوری، هنر و آگاهی زیست‌محیطی در فضای شهری چین شناخته شده‌اند.

مکنده‌های گروه انوینیتی با پوشش ۳۰۰ متری

شرکت هلندی «گروه انوینیتی (Envinity Group)» سیستم مکش هوای شهری را برای نصب روی پشت‌بام‌ها طراحی کرده است که از نظر فنی یکی از پیشرفته‌ترین نمونه‌ها در نوع خود محسوب می‌شود. این سیستم قادر است تا ۸۰ هزار متر مکعب هوا را در هر ساعت تصفیه کند و تا شعاع ۳۰۰ متر اطراف خود را تحت پوشش قرار دهد. بر اساس اطلاعات منتشرشده، این دستگاه می‌تواند ۱۰۰ درصد از ذرات ریز پی‌ام ۱۰ و ۹۵ درصد از ذرات فوق‌ریز پی‌ام ۲.۵و کوچک‌تر را از هوا حذف کند.

فناوری این سیستم ترکیبی از مکش فن‌محور، فیلتراسیون چندمرحله‌ای شامل فیلترهای HEPA و کربن فعال و یونیزاسیون برای حذف ذرات معلق و گازهای آلاینده است. طراحی آن به‌گونه‌ای است که بتواند در مناطق صنعتی، تقاطع‌های پرترافیک و نقاط آلوده شهری نصب شود. با وجود ظرفیت بالا و عملکرد فنی قابل‌توجه، این سیستم هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد، اما به‌عنوان یک راهکار مقیاس‌پذیر، توجه بسیاری از مدیران شهری و فعالان محیط‌زیست را به خود جلب کرده است.