ارزیابی محاسباتی - زیست محیطی لوله های PVC آبرسانی و نقش آنها در بهره وری انرژی زنجیره تامین آب در صنایع غذایی

لوله های پلی وینیل کلرید (PVC) به طور گسترده در سامانه های آبرسانی مورد استفاده در صنایع غذایی و کشاورزی به کار می روند و نقش مهمی در بهره وری انرژی غیرمستقیم این زنجیره ها ایفا می کنند. افزایش دوام و پایداری این زیرساخت ها می تواند منجر به کاهش مصرف انرژی تجمعی و ردپای کربن در چرخه عمر سامانه های تولید و توزیع آب شود. در این پژوهش اثر استفاده از پرکننده زیستی حاصل از پوسته تخم مرغ و اکسید روی به عنوان یک افزودنی پایدار در ماتریس PVC با رویکردی ترکیبی شامل محاسبات نظری و ارزیابی زیست محیطی بررسی شده است. ابتدا برهم کنش های مولکولی بین زنجیره PVC و پرکننده با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT) تحلیل شد و پارامترهای انرژی ترمودینامیکی و اوربیتال های مرزی به منظور ارزیابی پایداری سامانه محاسبه گردید. نتایج محاسباتی نشان دهنده تشکیل برهم کنش های پایدار و بهبود رفتار الکترونی کامپوزیت زیستی PVC است که می تواند به افزایش مقاومت در برابر تخریب حرارتی و افزایش عمر مفید لوله منجر شود. در ادامه با بهره گیری از روش ارزیابی چرخه عمر (LCA) و با فرض افزایش عمر بهره برداری لوله های اصلاح شده، اثرات زیست محیطی و مصرف انرژی تجمعی با لوله PVC رایج مقایسه شد. نتایج نشان داد که استفاده از پرکننده زیستی از طریق افزایش دوام و کاهش نیاز به تعویض می تواند به بهبود بهره وری انرژی و کاهش ردپای کربن در زیرساخت های آبرسانی مرتبط با صنایع غذایی و کشاورزی منجر شود.

کلیدواژه ها:

لوله PVC ، نظریه تابعی چگالی (DFT) ، ارزیابی چرخه عمر (LCA) ، پایداری زیستی ، بهره وری انرژی