طراحی و استقرار سامانه یکپارچه جمع آوری و بازیافت ریزگردها و آلاینده های گازی هوای شهری برای تولید مصالح ساختمانی پایدار: رویکردی نوآورانه برای بازمهندسی کیفیت هوا در تهران

افزایش روزافزون غلظت ذرات معلق (PM₂.₅ و PM₁₀) و گسترش آلاینده های گازی شهری نظیر NOx، SO₂، CO، VOCها و اوزن ثانویه، به یکی از چالش های جدی کلان شهرهای جهان و به ویژه تهران تبدیل شده است. پیامدهای این آلودگی شامل کاهش امید به زندگی، افزایش هزینه های سلامت، افت بهره وری اقتصادی و تخریب زیرساخت ها است. در پاسخ به این بحران، پژوهش حاضر یک سامانه یکپارچه جمع آوری، تصفیه و بازیافت آلاینده های هوا را معرفی و ارزیابی می کند که هدف آن تبدیل آلاینده های جمع آوری شده به مصالح ساختمانی پایدار شامل آجر و بلوک ژئوپلیمری، پوزولان سیمانی، گچ صنعتی و کربن فعال است. نوآوری اصلی پژوهش، ایجاد زنجیره ارزش افزوده از آلودگی هوا و تبدیل آن به خوراک صنعتی قابل استفاده در مقیاس شهری است. معماری سامانه شامل سه لایه است: (1) پایش و مدل سازی فضایی–زمانی با استفاده از سنسورهای IoT، مدل سازی CFD و تحلیل GIS برای تعیین نقاط بهینه نصب واحدهای جمع آوری؛ (2) واحدهای جمع آوری هوشمند شامل برج های مکش فشار منفی، سیکلون های پیش فیلتر، فیلترهای الکترواستاتیک (ESP) و بسترهای جذب و واکنش دهنده مانند کربن فعال، زئولیت، رزین های یونی و راکتورهای پلاسما/UV برای حذف همزمان ذرات و گازها؛ (3) واحدهای پردازش و تبدیل صنعتی شامل غربال، شستشو، تخلیص، آسیاب، کلسیناسیون کنترل شده، ژئوپلیمریزاسیون، قالب گیری و خشک سازی. برای کنترل کیفیت مواد ورودی و خروجی، از آزمون های XRF، XRD، SEM، GC–MS و استانداردهای بین المللی مانند ASTM C618 استفاده شده است. خروجی های حاصل از این فرآیند پس از خالص سازی و حذف ترکیبات خطرناک، به مصالح کاملا پایدار تبدیل می شوند. یافته های حاصل از شبیه سازی ها و داده های پیش پایلوت نشان می دهد که شبکه ای شامل 200 تا 300 واحد جمع آوری و 5 تا 10 واحد پردازش مرکزی می تواند روزانه ده ها تا چند صد تن آلاینده را جمع آوری کرده و به مواد صنعتی تبدیل نماید. پیش بینی می شود اجرای پایلوت 24 تا 36 ماهه بتواند غلظت PM₂.₅ در محدوده تحت پوشش را 15 تا 30 درصد کاهش دهد و بازده حذف آلاینده های گازی در هر واحد بین 70 تا 90 درصد باشد. ظرفیت تولید روزانه شامل صدها تا هزاران بلوک ژئوپلیمری، چندین تن پوزولان فعال و کربن صنعتی خواهد بود. مدل اقتصادی نشان می دهد فروش محصولات نهایی به همراه ارائه خدمات پاکسازی هوا می تواند پروژه را به یک طرح خودپایدار تبدیل کند. از نظر ایمنی و پایداری، تمام بخش ها به صورت سیستم بسته طراحی شده اند تا از انتشار ثانویه جلوگیری شود. فرایندهای شستشو و تثبیت، فلزات سنگین و ترکیبات سمی را حذف کرده و کلیه محصولات نهایی آزمون های زیست سازگاری و دوام را با موفقیت پشت سر می گذارند. در مجموع، این سامانه یک رویکرد کاربردی، نوآورانه و مقیاس پذیر برای مقابله با آلودگی هوا ارائه می دهد و قابلیت تبدیل آلاینده ها به یک منبع ارزشمند صنعتی را دارد. اجرای این طرح به عنوان پایلوت در تهران می تواند الگویی عملی برای سایر کلان شهرهای آلوده جهان فراهم کند.

کلیدواژه ها:

ریزگردهای معلق شهری ، آلاینده های گازی هوا ، بازیافت آلاینده ها به مصالح ساختمانی ، سامانه های جذب و تصفیه فعال هوا ، مدیریت کیفیت هوای کلان شهری