نجات خطوط ساحلی از فرسایش با سیمان کاری طبیعی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازIE، فرسایش به یک تهدید دائمی تبدیل شده است، سواحل را از بین می‌برد، به زیرساخت‌ها آسیب می‌زند و سالانه میلیارد‌ها دلار هزینه در بر دارد. در واقع، تحقیقات حاکی از آن است که نزدیک به ۲۶ درصد از سواحل جهان ممکن است تا پایان قرن ناپدید شوند.

«الساندرو روتا لوریا» «Alessandro Rotta Loria» از مجریان این پژوهش در دانشگاه نورث وسترن، نبود رویکرد‌های پایدار و کارآمد برای کاهش فرسایش سواحل را از انگیزه‌های انجام این مطالعه عنوان کرد. 

به گفته وی، آنها با الهام از فرآیند‌های طبیعی که حلزون و صدف‌ها برای ساختن پوسته‌های خود استفاده می‌کنند، روشی را برای تقویت خطوط ساحلی توسعه داده اند. این روش یک جریان الکتریکی ملایم را به خاک‌های دریایی اعمال می‌کند.

محققان خوشبین هستند این رویکرد بتواند راه حلی طولانی مدت، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست برای تقویت خطوط ساحلی جهانی ارائه دهد. حلزون‌ها و صدف‌ها از مواد معدنی محلول در آب دریا برای تشکیل پوسته‌های قوی خود استفاده می‌کنند. 

دانشمندان از مواد معدنی محلول طبیعی برای ایجاد یک سیمان طبیعی بین دانه‌های ماسه غوطه ور در آب دریا استفاده کردند. برای این کار، آنها از انرژی الکتریکی برای شروع فرآیند شیمیایی استفاده کردند.

آب دریا به طور طبیعی سرشار از انواع یون‌ها و مواد معدنی محلول است. بنابراین، جریان الکتریکی متوسط (۲ تا ۳ ولت) می‌تواند باعث واکنش‌های شیمیایی در آب دریا شود. الکتریسیته این ظرفیت را دارد که برخی از مواد تشکیل دهنده دریا را به کربنات کلسیم جامد تبدیل کند، همان ماده‌ای که برای ساختن پوسته نرم تنان استفاده می‌شود.

با ولتاژ بالاتر ۴ ولت، این ترکیبات را می‌توان به هیدروکسید منیزیم و هیدرومگنزیت تبدیل کرد: یک ماده معدنی رایج که در سنگ‌های مختلف یافت می‌شود. در حضور ماسه، این مواد معدنی به هم می‌رسند و ذرات ماسه را در کنار هم نگه می‌دارند.

لوریا طی یک بیانیه مطبوعاتی اظهار داشت: به طور سیستماتیک و مکانیکی ثابت کردیم با اعمال یک تحریک الکتریکی خفیف در خاک‌های دریایی، می‌توان با تبدیل مواد معدنی محلول طبیعی در آب دریا به ملاط معدنی جامد (یک سیمان طبیعی) این ماسه‌ها را به هم چسباند. 

این بدان معنی است که ماسه ساحلی از ذرات دانه دار و سست به یک جامد سنگ مانند و غیر قابل حرکت تبدیل می‌شود؛ دستاوردی که می‌توانند یک «دیوار دریایی» محکم را تشکیل دهند که از خطوط و زمین‌های ساحلی برای چندین دهه محافظت کند.

محققان نشان دادند این فرآیند با انواع مختلف ماسه، از سیلیس معمولی و ماسه‌های آهکی گرفته تا ماسه‌های آهنی، موثر است. 

لوریا گفت این کار هیچ خطری برای حیات دریایی ایجاد نمی‌کند، زیرا ولتاژ‌های مورد استفاده در این فرآیند بسیار کم است و حس نمی‌شود.

وی افزود: با تعدیل جریان‌های الکتریکی اعمال شده، می‌توان تاثیر بر محیط زیست را به حداقل رساند. شایان ذکر است رویکرد‌هایی که از همین فرآیند کانی سازی استفاده می‌کنند طی دهه‌ها برای رشد صخره‌های مرجانی مصنوعی در مناطق مختلف دریایی در سراسر جهان استفاده شده اند و شواهد ثابت می‌کنند که استفاده از تحریک‌های الکتریکی خفیف در آب دریا تاثیری بر حیات دریایی ندارد.

جالب آنکه این روش برگشت پذیر نیز هست. این رویکرد نوآورانه جایگزینی پایدارتر و مقرون به صرفه‌تر برای روش‌های سنتی مانند ساخت دیوار‌های دریایی یا تزریق سیمان به زمین ارائه می‌دهد.

گفته می‌شود هزینه سیمان کاری الکتریکی یک متر مکعب زمین از ۳ تا ۶ دلار متغیر است.

لوریا خاطر نشان کرد: «روی توسعه تعدادی فناوری کار می‌کنیم که پیاده سازی را در مقیاس بزرگ امکان پذیر می‌سازد. مثلا، استفاده از ژئوتکستایل‌های رسانای الکتریکی که می‌توانند بر روی توده‌های خاک ناپایدار دریایی برای اهداف تثبیت مستقر شوند.»

به گفته وی گام‌های بعدی این تحقیق شامل بررسی عمیق‌تر در تعدادی از مسائل علمی اساسی و در عین حال شروع مقیاس‌پذیری این فناوری است.

نتایج این تحقیقات در نشریه Communications Earth and the Environment منتشر شده است.