در شرایطی که جهان با بحرانهای زیستمحیطی و چالشهای ناشی از مصرف بیرویه انرژی روبهروست، دستاوردهای فناورانه و نوآورانه نقش بیبدیلی در مدیریت منابع و کاهش آسیبها ایفا میکنند. یکی از مهمترین این دستاوردها توسعه عایقهای حرارتی نسل جدید است؛ محصولی که با بهرهگیری از فناوری نانو و بر پایه دانش بومی در یک شرکت دانشبنیان ایرانی تولید شده و به گفتۀ مدیران این شرکت میتواند به کاهش چشمگیر ناترازی انرژی کشور و بهینهسازی مصرف در ساختمانها و صنایع منجر شود.
این گزارش خبری، حاصل تور فناورانه ستاد ویژه توسعه فناوری نانو به زنجان در ۳۰ شهریور ۱۴۰۴ است که طی آن گروهی از خبرنگاران حوزه فناوری از نزدیک با فرآیند طراحی، تولید و ویژگیهای این محصول آشنا شدند. در ادامه به معرفی محصولات نوآورانه این شرکت و تحلیل نقش این فناوری در کاهش ناترازی انرژی کشور میپردازیم.
آیروژل چیست و چه میکند؟
آیروژل (Aerogel) مادهای فوقسبک، متخلخل و دارای ساختار نانومقیاس است که بهدلیل ظاهر نیمهشفاف و وزن بسیار پایینش به دود منجمد یا هوای جامد نیز شهرت دارد. این ماده نخستین بار در دهۀ ۱۹۳۰ میلادی توسط ساموئل کیست در آمریکا ساخته شد اما توسعۀ جدی آن در سازمان فضایی ناسا برای عایقکاری فضاپیماها و جمعآوری ذرات دنبالهدار صورت گرفت.
ویژگی اصلی آیروژلها تخلخل بسیار بالا (تا ۹۹٫۸ درصد حجم آن هواست) و رسانایی حرارتی بسیار پایین آنهاست که موجب میشود یکی از بهترین عایقهای حرارتی و صوتی شناخته شوند. در مقیاس نانو، شبکۀ پیوستۀ سیلیکاتی یا پلیمری آیروژل، میلیونها حفرۀ میکروسکوپی ایجاد میکند که حرکت مولکولهای هوا را محدود کرده و انتقال گرما را تقریبا متوقف میکند. به همین دلیل با ضخامت بسیار کم میتوانند عایق حرارتی بسیار موثر باشند.
علاوه بر مقاومت حرارتی، آیروژلها در برابر شوکهای دمایی، شعلۀ مستقیم و بسیاری از مواد شیمیایی پایدارند. بسته به نوع مادۀ پایه (سیلیکا، پلیمر، کربن و …) میتوان آنها را آبگریز، مقاوم مکانیکی و حتی شفاف ساخت. همین خصوصیات است که باعث شده آیروژلها از فضاپیماها تا ساختمانها، خطوط لوله، صنایع نفت و گاز، تجهیزات برودتی و حتی لوازم ورزشی کاربرد پیدا کنند. این یعنی همان فناوری پیشرفتۀ ناسا، اکنون در صنایع و ساختمانهای ایران نیز در دسترس است.
پاسخی علمی به بحران انرژی با تولید عایقهای نانویی
شرکت دانشبنیان پاکان آتیه نانودانش در ایران موفق شده است با بهرهگیری از فناوری نانو، عایقهای حرارتی نسل جدیدی تولید کند که پیشتر در ناسا توسعه یافته بود. این عایقها با طول عمر ۲۰ تا ۵۰ سال و راندمان بالای ۹۷ درصد، قابلیت تحمل دماهای منفی ۲۰۰ تا مثبت ۶۵۰ درجه سلسیوس را دارند. چنین ویژگیهایی نهتنها در کاهش مصرف انرژی در ساختمانها و صنایع نقش بسزایی ایفا میکند، بلکه میتواند بهطور مستقیم به رفع ناترازی انرژی کشور کمک کند.
اهمیت عایقکاری در جهان امروز
حسن برگزین، مدیرعامل این شرکت دانشبنیان در این بازدید با بیان اینکه جهان امروز با معضلاتی چون آتشسوزی، خشکسالی، طوفانهای شدید و آلودگی هوا و خاک روبهروست، تاکید میکند: بخش عمدۀ این بحرانها ریشه در مصرف بیرویۀ سوختهای فسیلی دارد.
وی میافزاید اولین و مهمترین راهکار در سطح جهان استفاده از عایق در صنعت و ساختمان برای بهینهسازی مصرف انرژی است. به گفتۀ او جایگزینی روشها و سامانههای فعلی گرمایشی و سرمایشی با عایقهای نوین، نهتنها مزایای اقتصادی دارد بلکه میتواند به کاهش قابلتوجه مصرف انرژی منجر شود.
ریشهها و پیامدهای ناترازی انرژی در ایران
این فعال فناور در توضیح وضعیت ناترازی انرژی کشور میگوید: اصلیترین عامل این مشکل مصرف بیرویه و عدم بهینهسازی انرژی است. وی ادامه میدهد: شدت مصرف انرژی ما برای تولید یک محصول، چند برابر متوسط جهانی است؛ در برخی موارد برای تولید یک کالا پنج تا هفت واحد انرژی مصرف میکنیم. این امر به گفته او ناشی از نبود فرهنگ و شناخت کافی نسبت به اهمیت عایقکاری است.
برگزین میافزاید بیش از ۴۰درصد مصرف انرژی کشور در بخش ساختمانها و سولهها اتفاق میافتد، اما تعداد ساختمانهایی که استانداردهای عایقکاری را رعایت میکنند بسیار اندک است. پیامد این وضعیت کمبود برق و انرژی در زمستان برای گرمایش و در تابستان برای سرمایش است.
ضعف زیرساختها و فرهنگ مصرف انرژی
برگزین در ادامه به کیفیت و کارایی زیرساختهای تولید انرژی در کشور اشاره و میگوید: راندمان نیروگاههای ما پایین است و بخشی از مشکلات نیز مربوط به عملکرد ضعیف برخی صنایع پتروشیمی است. به اعتقاد او علت اصلی این مسائل تا حدودی در ارزان بودن انرژی و نبود فرهنگ استفاده بهینه از آن نهفته است.
چرا عایقکاری اولویت جهانی است؟
مدیرعامل شرکت با اشاره به تجربههای جهانی خاطرنشان میکند: در کشور ما معمولا در مواجهه با بحران انرژی، تیمهایی سریع راهکارهایی ارائه و اجرا میکنند که بیشتر بر پروژههای بزرگ متمرکز است.
او نمونههایی، چون توسعه نیروگاههای خورشیدی و بادی را ذکر میکند و میافزاید: هرچند این نیروگاهها مفید و لازماند، اما کشور ما، سازندۀ کامل این تجهیزات نیست و نصب آنها به باتری و ذخیرهسازی نیاز دارد.
به گفته وی بهرهوری این نیروگاهها محدود به ساعات تابش خورشید است و علاوه بر این اجرای گسترده آنها نیازمند سرمایهگذاری کلان دولتی است که در شرایط فعلی در دسترس نیست.
در مقابل به اعتقاد برگزین، عایقکاری راهکاری است که در سطح جهانی اولویت دارد؛ چراکه با نصب عایق میتوان از هدررفت انرژی ذخیرهشده جلوگیری کرد، مصرف گاز را کاهش داد و بازدهی سیستمهای گرمایشی و سرمایشی را افزایش داد. نکته مهم دیگر این است که عایقها توسط مصرفکنندۀ نهایی نصب میشوند و نیازمند سرمایهگذاری عظیم دولتی نیستند؛ در حالی که برخی راهکارهای تجدیدپذیر زمانبر بوده و دوره بازگشت سرمایه طولانیتری دارند.
مزیت اقتصادی عایقهای نسل جدید
برگزین در ادامه به ملاحظات اقتصادی اشاره و میگوید: نرخ بازگشت سرمایه برخی پروژههای تجدیدپذیر ممکن است بیش از ۱۵ سال باشد، در حالی که برخی فعالیتهای بخش پتروشیمی بازده کوتاهتری دارند.
به گفته او در شرایط فعلی قیمت گاز طبیعی برای برخی صنایع باید در سیاستگذاریها و تصمیمگیریهای سرمایهای مدنظر قرار گیرد.
تکنولوژی آیروژل از ناسا تا زنجان
مدیرعامل این شرکت دانشبنیان با اشاره به توسعه عایقهای حرارتی طی ۲۰سال گذشته میگوید: این عایقها بیش از ششبرابر قویتر از عایقهای موجود در بازار هستند، فضای خاصی اشغال نمیکنند و مزیتهایی دارند که میتواند مشکل ناترازی انرژی کشور را حل کند.
او توضیح میدهد که برخلاف عایقهای سنتی مانند پشم سنگ و پشم شیشه که ذخیرۀ انرژی منفی دارند، عایقهای آیروژل جدید ضمن مصرف انرژی کمتر در تولید، آلودگی کمتری ایجاد میکنند و انرژی بیشتری ذخیره مینمایند. همچنین عایقهای موجود جاذب رطوبت هستند، اما عایقهای آیروژل تولیدی این شرکت ضد آب و رطوبت بوده، از لحاظ مکانیکی بسیار قویاند و طول عمری بین ۲۰ تا ۵۰ سال دارند.
این عایقها تنها محصولاتی در دنیا هستند که از منفی ۲۰۰ درجه سلسیوس (برای نیتروژن و اکسیژن مایع) تا مثبت ۶۵۰ درجه سلسیوس کاربرد دارند.
محصولی هایتک با راندمان ۹۷ درصدی
برگزین با تاکید بر اینکه عایقهای تولیدشده در این شرکت، یک محصول هایتک است، میگوید: از لحظهای که این عایق روی یک لوله یا در خانه نصب شود، بهطور ۲۴ ساعته اقدام به ذخیره انرژی میکند و دارای راندمان بیش از ۹۷ درصد است. به گفته برگزین فناوری آیروژل ابتدا در ناسا توسعه یافت و اکنون تنها هفت یا هشت کشور دنیا توانایی تولید صنعتی آن را دارند.
رقابت با نمونههای آمریکایی
مدیرعامل شرکت بیان میکند: عایقهای تولیدشده در این شرکت نسبت به نمونههای استاندارد آمریکایی نزدیک چهار تا پنج برابر از لحاظ دلاری ارزانتر هستند.
وی میافزاید نخستین رزومه شرکت مربوط به پروژههای گازی پیشرفته بود؛ در این پروژه شرکت زیمنس آلمان قصد داشت عایقهای آمریکایی به کشور وارد کند، اما به دلیل استراتژیکبودن این محصول، واردات آن ممنوع بود و هزینهها از مسیر غیرقانونی بسیار بالا میرفت. محصول ایرانی بلافاصله وارد بازار شد، استانداردهای نظارت مهندسی را پاس کرد و اکنون بیش از پنج سال است که عایقهای توربین این شرکت از طریق محصول داخلی تأمین میشود و تاکنون کوچکترین عیبی گزارش نشده است. همچنین صادرات ما اخیرا به ترکیه، رومانی و قزاقستان آغاز شده است. این عایقها در حوزۀ ساختمان در این کشورها مورد استفاده قرار گرفته، چون انرژی برای آنها گران است.
تجربه این شرکت دانشبنیان نشان میدهد که راهکارهای بزرگ برای حل بحرانهای انرژی الزاما در پروژههای عظیم و سرمایهگذاریهای میلیاردی خلاصه نمیشود؛ گاهی یک تغییر بنیادین در مصرف، میتواند معادل ساخت یک نیروگاه جدید یا توسعه یک میدان گازی باشد. عایقهای حرارتی نسل جدید مبتنی بر فناوری نانو با طول عمر بالا، راندمان بیش از ۹۷ درصد، مقاومت در برابر گستره وسیع دمایی و قیمت رقابتی نه تنها راهحلی فناورانه برای رفع ناترازی انرژی کشور محسوب میشوند، بلکه الگویی عملی از فناوری پاک و دانش بومی برای رسیدن به توسعه پایدار و کاهش اثرات زیستمحیطی هستند.
این دستاورد بیانگر آن است که ایران میتواند در حوزه فناوریهای پیشرفته از مصرفکننده صرف به تولیدکننده و صادرکننده تبدیل شود؛ مسیری که به افزایش بهرهوری، خلق ارزش افزوده بالا و کاهش وابستگی منجر میشود. اما تحقق این ظرفیت، نیازمند توجه سیاستگذاران، فرهنگسازی عمومی و هدایت سرمایهها به سمت راهکارهای هوشمندانهای همچون عایقکاری است؛ و پرسش چالشی اینجاست: آیا سیاستگذاران و مصرفکنندگان حاضرند پیش از آنکه بحران انرژی به نقطه بیبازگشت برسد و به جای صرف میلیاردها دلار برای تولید انرژی بیشتر به چنین فناوریهای بومی اعتماد کرده و آنها را بهطور گسترده در کشور به کار گیرند؟
آیا نیاز به تهیه نسخه چاپی مجلات دارید؟
شما میتوانید با خرید اشتراک به نسخه چاپی مجلات ما دسترسی داشته باشید.
