Ερευνητές του ΜΙΤ δημιούργησαν το κεραμίδι "Thermeleon" που αλλάζει χρώμα ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία
Μέσα από τα εργαστήρια βγαίνουν -ή θα είναι έτοιμα να κάνουν το “ντεμπούτο” τους σε λίγα χρόνια- τα δομικά υλικά του μέλλοντος: κεραμίδια-χαμαιλέοντες, μπετόν που αυτοθεραπεύεται, ηλιακοί συλλέκτες-νάνοι, ικανοί να λειτουργούν τη νύχτα, άσφαλτος που αξιοποιεί ως πρώτη ύλη τα λάστιχα των φορτηγών, μεταλλικό γυαλί και τσιμέντο …απορροφητήρας διοξειδίου του άνθρακα.
Ανάμεσα στους εφευρέτες περιλαμβάνονται Έλληνες και Κύπριοι, κάποιοι από τους οποίους έχουν μάλιστα προχωρήσει την εφεύρεσή τους ένα βήμα παραπέρα, “χτίζοντας” τις εμπορικές προοπτικές της. Με κονδύλια από κοινοτικά προγράμματα ή με χρηματοδότηση από τους ερευνητικούς προϋπολογισμούς των επιχειρήσεων, κάνουν το τεχνικό θαύμα καθημερινότητα.
Το κεραμίδι …θερμελαίων
Όλοι γνωρίζουμε ότι οι ανοιχτόχρωμες επιφάνειες αντανακλούν το ηλιακό φως (γι΄αυτό άλλωστε φοράμε ανοιχτόχρωμα ρούχα το καλοκαίρι) και οι σκούρες το απορροφούν, παράγοντας θερμότητα. Στα εργαστήρια του περίφημου Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT), μια ομάδα νεαρών αποφοίτων (2009) δεν χρειαζόταν περισσότερα από το… αυτονόητο, για να δημιουργήσει κάτι εντελώς πρωτοποριακό. Ξεκινώντας από αυτή την απλή διαπίστωση, οι νεαροί του ΜΙΤ δημιούργησαν το “Thermeleon” -από τις λέξεις thermo και chameleon- ένα κεραμίδι, που αλλάζει χρώμα ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία.
Έτσι, αν εντός του κτιρίου υπάρχει ζέστη, η επιφάνειά του γίνεται λευκή (αντανακλώντας -σύμφωνα με τους ερευνητές- το 80% του ηλιακού φωτός που πέφτει πάνω του, με αποτέλεσμα εξοικονόμηση του 20% των δαπανών ψύξης), ώστε η θερμοκρασία να μειωθεί. Αν οι ένοικοι κρυώνουν, μετατρέπεται σε μαύρη, για να ανέβει το θερμόμετρο, αφού στη σκοτεινή του απόχρωση απορροφά περίπου το 30% της ενέργειας του ήλιου!
Σε πρώτη φάση, το οικονομικό όφελος, που απόλαυσαν οι νεαροί από την εφεύρεσή τους ήταν ένα χρηματικό βραβείο 5.000 δολαρίων, στον ετήσιο διαγωνισμό δομικών και σχεδιαστικών υλικών μηχανικής (MADMEC) του ΜΙΤ. Αν, όμως, μελλοντικά, καταφέρουν να αξιοποιήσουν εμπορικά την εφεύρεσή τους -κάτι που οι ίδιοι έχουν δηλώσει ότι έχουν στόχο- τότε ο “προϋπολογισμός” τους σίγουρα θα απογειωθεί.
Χρησιμοποιώντας τα λάστιχα των φορτηγών για ασφαλτόστρωση
Σε κάποιους πολυσύχναστους δρόμους της Ρουμανίας και της Τουρκίας, οι διερχόμενοι οδηγοί μπορεί να απολαμβάνουν την εξαιρετική ποιότητα του οδοστρώματος, αλλά σίγουρα δεν μπορούν να φανταστούν ότι τα οχήματά τους “πατούν” πάνω σε ένα πρωτοποριακό υλικό οδοποιίας, για το οποίο έχουν χρησιμοποιηθεί και ανακυκλωμένα λάστιχα φορτηγών!
Πριν η συγκεκριμένη “άσφαλτος” στρωθεί πιλοτικά σε κάποιους δρόμους (μεταξύ των οποίων και οι είσοδοι ενός εμπορευματικού κέντρου στο Λονδίνο, αλλά και ένας επαρχιακός δρόμος στην Κύπρο), απαίτησε την απόλυτη αφοσίωση μιας ομάδας ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ, οι οποίοι δημιούργησαν το νέο υλικό, εκμεταλλευόμενοι και τη στήριξη του ευρωπαϊκού προγράμματος EcoLanes.
Με επικεφαλής τον καθηγητή του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του πανεπιστημίου, Κύπρο Πλακούτα, μια ομάδα ερευνητών κατάφερε να δημιουργήσει το υλικό, που εμφανίζει ελάχιστες φθορές για διάστημα 30-40 ετών, είναι φθηνότερο κατά 12% σε σχέση με την άσφαλτο, ενώ ένα από τα βασικά συστατικά του είναι οι ίνες χάλυβα, από παλιά λάστιχα αυτοκινήτων και φορτηγών. Μεταξύ των άλλων, το νέο υλικό υπολογίζεται ότι μειώνει κατά 10% και την κατανάλωση καυσίμων από τα διερχόμενα αυτοκίνητα.
Οικοδομές που απορροφούν CO2
Η χρήση του τσιμέντου ευθύνεται για το 5% των παγκόσμιων ρύπων διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Τι θα συνέβαινε, αν αντί το τσιμέντο να παράγει CO2, το απορροφούσε; Ομάδα ερευνητών στη Βρετανία και το Imperial College πιστεύει ότι είναι δυνατόν. Μεταξύ αυτών, ο Έλληνας ερευνητής του Imperial College, Νικόλαος Βλασόπουλος, ιδιοκτήτης της εταιρείας Novacem, με έδρα το Λονδίνο, η ανακάλυψη του οποίου έχει ήδη προσελκύσει την προσοχή μεγάλων βιομηχανιών.
Ως πρώτη ύλη, το νέο υλικό βασίζεται στο πυριτικό μαγνήσιο, ένα υλικό με διαθεσιμότητα περίπου 10.000 δισ. τόνων παγκοσμίως. Χρειάζεται λιγότερη θερμότητα στην παραγωγή του, ενώ καθώς σκληραίνει απορροφάει και μεγάλες ποσότητες CO2. Σύμφωνα με τη Novacem, μπορεί να απορροφήσει, καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του, γύρω στους 0,6 τόνους CO2 για κάθε τόνο τσιμέντου (το συμβατικό τσιμέντο εκπέμπει 0,4 τόνους για κάθε τόνο τσιμέντου). Το νέο υλικό υπολογίζεται ότι θα κυκλοφορήσει στην αγορά εντός πενταετίας.
Βέβαια, η ιδέα του “πράσινου” τσιμέντου δεν προέρχεται από παρθενογένεση. Επιστήμονες στο Αϊντχόβεν κατάφεραν, επίσης, να δημιουργήσουν ένα ειδικό “φωτοκαταλυτικό” σκυρόδεμα, που εξολοθρεύει όσους ρύπους απορροφά, χρησιμοποιώντας το φως και τη βροχή. Πρώτη διδάξασα είναι πάντως η Ιαπωνία, όπου τα φωτοκαταλυτικά υλικά έχουν την τιμητική τους, με τα σπίτια να βάφονται με διοξείδιο του τιτανίου και πολλούς δρόμους στο Τόκιο να είναι στρωμένοι με ειδικού τύπου σκυρόδεμα.
Νάνοι ηλιακοί συλλέκτες με νυχτερινή λειτουργία
Πόσες φορές έχουμε ακούσει ότι η Ελλάδα, χάρη στην άφθονη ηλιοφάνεια και τους ανέμους της, θα μπορούσε να εξελιχθεί στη Σαουδική Αραβία των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας; Τι θα γινόταν αν καταφέρναμε να διπλασιάσουμε την παραγωγή των ηλιακών συλλεκτών μας; Τα καλά νέα έρχονται από τις ΗΠΑ, όπου ένα νέο είδος ηλεκτρονικών ηλιακών κυττάρων- νανοκεραιών, που δημιουργήθηκαν μέσα στο εθνικό εργαστήριο του αμερικανικού Υπουργείου Ενέργειας, καταφέρνουν να αντλούν ενέργεια από τη θερμότητα, διπλασιάζοντας την παραγωγή των συμβατικών ηλιακών συλλεκτών.
Σύμφωνα με τον επικεφαλής του ερευνητικού προγράμματος, Στίβεν Νόβακ, το πλεονέκτημα του συστήματος είναι η ικανότητά του να απορροφά υπέρυθρη ακτινοβολία, που “ανήκει” στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και επανεκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης, όταν ο ήλιος δύσει. Με άλλα λόγια, οι “νανοκεραίες” του κυρίου Νόβακ μπορούν να συλλαμβάνουν ακτινοβολία και στη διάρκεια της νύχτας. Υπό ιδανικές συνθήκες, υποστηρίζει η ομάδα, μπορούν να απορροφήσουν έως και το 84% των φωτονίων, γεγονός που τις καθιστά αποδοτικές σε ποσοστό 46% (έναντι ποσοστού 25% στα συμβατικά PV πυριτίου).
Το σύστημα παρουσιάζει, βέβαια, κάποια πρακτικά/τεχνικά προβλήματα λειτουργίας, με αποτέλεσμα ο Νόβακ -που πιστεύει ότι οι νανοκεραίες του θα μπορούν μελλοντικά να καλύπτουν τις στέγες σπιτιών, όπως σήμερα οι ηλιακοί συλλέκτες- να παραδέχεται ότι θα χρειαστούν λίγα χρόνια, μέχρις ότου η εφεύρεση του εργαστηρίου είναι έτοιμη να χρησιμοποιηθεί ευρέως.
Σκυρόδεμα που αυτοθεραπεύεται
Όταν η είδηση είδε το φως της δημοσιότητας, κέρδισε τις εντυπώσεις στα ελληνικά και διεθνή μέσα μαζικής ενημέρωσης. Ερευνητές του πανεπιστημίου του Μίσιγκαν στις ΗΠΑ κατάφεραν πρόσφατα να δημιουργήσουν σκυρόδεμα που αυτοθεραπεύεται, χωρίς καμία ανθρώπινη παρέμβαση, χρησιμοποιώντας το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα.
Το νέο υλικό είναι έτσι σχεδιασμένο, ώστε να λυγίζει ή να σπάει σε πολύ μικρές ρωγμές, αντί για τις μεγάλες στο παραδοσιακό μπετόν, ενώ επουλώνει τα “τραύματά” του με το βρόχινο νερό. Το υλικό μπορεί να επανέλθει στην αρχική του κατάσταση, ακόμη και μετά την υποβολή του σε πιέσεις που μεταβάλλουν το αρχικό του μέγεθος κατά 3%, έδειξαν οι εργαστηριακές δομικές. Πάντως, για να υπάρξει πλήρης αποκατάσταση, οι ρωγμές δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερες από 150 μικρόμετρα (ιδανικά κάτω από 50 μm).
Παράθυρα που παράγουν ενέργεια
Την ίδια ώρα που στην Ελλάδα η επικαιρότητα κατακλύζεται από δημοσιεύματα για το πρόγραμμα “Εξοικονομώ κατ’ οίκον”, τον ΚΕΝΑΚ και τους ενεργειακούς επιθεωρητές, η ολλανδική εταιρεία Peer+ υπόσχεται να δώσει άλλη αίγλη στα γυάλινα κτίρια. Το βασικό πρόβλημα των γυάλινων κτιρίων είναι ότι στο εσωτερικό τους αναπτύσσονται υψηλές θερμοκρασίες στα ζεστά κλίματα και χαμηλές στα κρύα.
Για να παρακάμψει τον σκόπελο, η Peer+ δημιούργησε το “Smart Energy Glass” ή αλλιώς “έξυπνο ενεργειακό γυαλί”. Σύμφωνα με την εταιρεία, μπορεί να μοιάζει με απλό γυαλί, αλλά έχει φωτοβολταϊκές ιδιότητες, που παράγουν ενέργεια, ενώ ο χρήστης μπορεί να ρυθμίσει τη φωτεινότητα του γυαλιού, σκουραίνοντάς το (με τη μέγιστη ενεργειακή απόδοση να επιτυγχάνεται όταν αυτό γίνει εντελώς αδιαφανές)! Παράλληλα, η βιομηχανία Rainbow Solar Inc ανακοίνωσε τη δημιουργία του πρώτου παγκοσμίως διαφανούς γυάλινου παραθύρου, που μπορεί να παράγει από 80 μέχρι 250 watt ηλεκτρικής ενέργειας.
Γυαλί εναντίον … χάλυβα
Στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech), ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Δρα Μάριο Δημητρίου, δημιούργησε ένα νέο κράμα, που μοιάζει μεν με γυαλί, αλλά μπορεί να ανταγωνιστεί τον χάλυβα σε σκληρότητα και ανθεκτικότητα! Το κράμα αποτελεί συνδυασμό “άμορφων” μετάλλων, που είναι ταυτόχρονα σκληρά και ανθεκτικά, δύο ιδιότητες που δεν συνδυάζονται στον επιθυμητό βαθμό σε πολλά -ή και σε κανένα- μέταλλα.
