جنرال لواء

مستقبل هندسة القنب: Hempcrete ، والمكثفات الفائقة ، والوقود الحيوي والمزيد


قبل القرن العشرين ، كان القنب في يوم من الأيام أحد أهم المحاصيل للبشرية. كان ذلك فقط في القرن الماضي عندما منع الرجال زراعته ، وطحن إنتاج القنب وجميع أجزائه الفرعية.

تعود جذور هذا النبات إلى تاريخ البشرية ومن المحتمل أنه كان أول نبات تمت زراعته لألياف النسيج. على الرغم من التراجعات الأخيرة في العديد من البلدان التي ألغت القوانين التي جعلت الحشيش غير قانوني في المقام الأول ، إلا أنه من المعترف به إلى حد كبير أنه نبات ليس له أي استخدام آخر سوى "زيادة نسبة الانتشاء".

لكن القنب ليس كيانًا واحدًا. إنها بالأحرى مجموعة من عائلة نباتات تتكون من ساتيفاس ، إنديكا ، وروداليس. تشتهر نباتات القنب ساتيفا وإنديكا بتأثيراتها ذات التأثير النفساني ، ولكن هناك مجموعة متنوعة من نباتات القنب ساتيفا التي تزرع خصيصًا لمنتجاتها المشتقة.

النبات المعني ، المعروف أيضًا باسم القنب - أو القنب الصناعي - هو البذرة أو الجزء الليفي من نبات القنب ساتيفا ، في حين تعتبر زهرة النبات قانونيًا الماريجوانا. على عكس الماريجوانا ، لا يمتلك القنب كمية كبيرة من المواد الكيميائية ذات التأثير النفساني وعلى هذا النحو ، لا يمكن استخدامه للحصول على "عالية".

يُزرع القنب منذ آلاف السنين وقد استخدم على نطاق واسع في تصنيع الورق والحبال والقماش والأدوية. لقد لعب دورًا أساسيًا في تقدم البشرية ، ولكن على الرغم من تطبيقاته العملية ، لا يزال القنب محظورًا في معظم أنحاء العالم الحديث.

عثر علماء الآثار على بقايا من قماش القنب في بلاد ما بين النهرين القديمة (إيران والعراق حاليًا) والتي يعود تاريخها إلى 8000 قبل الميلاد. يُعتقد أيضًا أن القنب هو أقدم مثال على الصناعة البشرية. في لو شي ، وهو عمل صيني لسلالة سونغ (500 م) ، نجد إشارة إلى الإمبراطور شين نونغ (القرن 28 قبل الميلاد) الذي علم شعبه زراعة القنب من أجل القماش. يُعتقد أن القنب وصل إلى أوروبا في حوالي 1200 قبل الميلاد. من هناك ، انتشر في جميع أنحاء العالم القديم ". يدعي تقرير معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

ثم ، في القرن التاسع عشر ، تم حظر النبات بشكل غير مسبوق في حظر عالمي أدى إلى إبعاد زراعة القنب عن أعين الجمهور.

ولكن في ضوء التقدم الأخير في مراجعة القوانين المتعلقة بزراعة القنب ، وتحديداً زراعة القنب ، فإن الصناعة تعود ببطء ، ومعها ، التطورات الحديثة لمواد القنب الجديدة.

أدى العصر الحديث لزراعة القنب إلى اختراع استخدامات أكثر بكثير للنباتات الكادحة. تشمل الابتكارات الحديثة المتعلقة بالقنب إنتاج الخرسانة القنب - وهي شكل مشتق من القنب من الخرسانة ، والمكثفات الفائقة القائمة على القنب ، والوقود الحيوي من القنب ، وأكثر من ذلك.

هيمبريت

على مدى العقود القليلة الماضية ، ظلت صناعة البناء دون تغيير نسبيًا. تختار معظم الشركات إنشاء مبانٍ جديدة من مواد قديمة ، مثل الخشب والخرسانة ، وكلاهما له آثار بيئية و / أو صحية خطيرة. علاوة على ذلك ، مع ارتفاع معدلات الطاقة واللوائح الصارمة المتزايدة التي تفرض تقليل استهلاك الطاقة في المباني الحديثة ، تضطر الشركات إلى استخدام المزيد من العزل ، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف البناء.

تزداد المشكلة خطورة ، لكن الحل قد يأتي على شكل خرسانة قنب.

من المذهل اعتبار القنب وما زال مادة خاضعة للرقابة الصارمة. ولكن على الرغم من التداعيات القانونية للقنب ، يتم السعي إليه بشكل متزايد كمواد بناء. ممزوجًا بمزيج من الجير والماء ، يمكن تحويل القنب إلى مادة قوية بشكل لا يصدق مثالية للبناء - تسمى خرسانة القنب.

تعتبر المادة سالبة للكربون ، مما يعني أن بنائها يستهلك كمية من الكربون أكثر مما تنتجه. إن البصمة الكربونية لها منخفضة بشكل لا يصدق ، وحتى سلبية ، حيث يتم حبس الكربون حرفيًا داخل المادة.

تعتبر Hempcrete أيضًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، ومقاومة للحريق ، وتتطلب الحد الأدنى من الصيانة ، ويمكن توقع استمرارها لمئات السنين. تُستخدم خرسانة القنب في البناء ، ويمكن أن تقلل بشكل كبير من البصمة الكربونية لصناعة البناء - أحد أكبر المساهمين في ثاني أكسيد الكربون. إذا تم تقنينه تمامًا ، يمكن أن تكون الخرسانة المصنوعة من القنب أكثر فعالية من حيث التكلفة من مواد البناء التقليدية.

لكنه ليس المنتج الوحيد القائم على القنب الذي يعمل على تحسين الحياة العصرية.

المكثفات الفائقة القائمة على القنب

قد يعرف الكثير عن استخدام القنب كمواد بناء أو دواء ، ولكن نادرًا ما يعرف أنه يمكن استخدامه كمكثف فائق. المكثف هو جهاز يستخدم لتخزين الشحنة الكهربائية على زوج واحد أو أكثر من الموصلات مفصولة بعازل.

تتمتع البطاريات بكثافات طاقة هائلة ، لكنها تعمل بكفاءة أكبر عندما يتم سحب الطاقة ببطء وبطريقة محكومة. غالبًا ما تستخدم المكثفات لمساعدة البطاريات في العمليات التي تتطلب طاقة مكثفة ، مثل بدء تشغيل السيارة أو تسريعها. على نحو فعال ، تُستخدم البطاريات لتخزين أطنان من الطاقة ، حيث تُستخدم المكثفات لتوصيل الطاقة بدفعات قصيرة من الطاقة العالية.

تقلل المكثفات من إجهاد طلبات الطاقة العالية على البطاريات ، مما يحسن من عمرها الافتراضي. تعتبر المكثفات أيضًا استثنائية في استعادة معظم الطاقة من الكبح المتجدد حيث يمكنها امتصاص كل الطاقة المنتجة بسرعة في فترة زمنية قصيرة - وهي مشكلة رئيسية تعاني منها البطاريات.

تعتمد القدرة التي يمكن أن يمتلكها المكثف بشكل مباشر على المادة التي يتكون منها. المواد ذات الموصلية العالية للغاية أفضل من الأقطاب الكهربائية على المكثفات. الموصلية الأعلى تعني أن المزيد من الإلكترونات يمكن أن تشترك في منطقة معينة ، مما يؤدي إلى تحسين كثافة شحنتها.

بطبيعة الحال ، يخضع الجرافين لأبحاث مكثفة فيما يتعلق بالمكثفات. يمكن أن تحتوي على كمية هائلة من الإلكترونات ويمكنها التفريغ عمليًا على الفور ، مما يمنح الطاقة بالسرعة المطلوبة. لكن بطاريات الجرافين باهظة الثمن بشكل سخيف ، وتثبت المكثفات القائمة على القنب أنها بديل قابل للتطبيق.

"المكثف الفائق هو أداة شائعة لتخزين الطاقة الكهربائية. الجرافين ، وهو نسخة بسمك ذرة واحدة من الجرافيت العادي والمواد النانوية الكربونية ، هو مكثف فائق ذو موصلية يحقق كثافة طاقة أكبر بكثير ، ومع ذلك ، فإنه من المكلف إنتاجه بسعر 2000 دولار / جرام. تبلغ تكلفة تصنيع نسخة المكثفات الفائقة من القنب 5000 دولار / طن. يسمح القنب بإمكانية تحقيق هذه التطورات التكنولوجية باستخدام القنب. ستعمل المكثفات الفائقة عالية الأداء القائمة على القنب على تغيير الطريقة التي ترتبط بها البشرية بالطاقة ". وفقًا لشركة Titan Hemp ، وهي شركة تتمحور حول منتجات القنب.

يقول David Mitlin ، أحد الباحثين الرئيسيين في المكثفات القائمة على القنب: "أداء الجهاز الكهروكيميائي يعادل أو أفضل من الأجهزة القائمة على الجرافين". "الميزة الرئيسية هي أقطابنا الكهربائية ، فهي مصنوعة من النفايات الحيوية باستخدام عملية بسيطة ، وبالتالي فهي أرخص بكثير من الجرافين."

يُزعم أيضًا أن الصفائح النانوية الكربونية القائمة على القنب تفوق أداء المكثفات الفائقة القياسية تقريبًا 200%.

القنب مرشح محتمل للمساعدة في إنتاج المكثفات للسيارات الكهربائية والتطبيقات الصناعية الأخرى. ومع ذلك ، فإن جوانبها العملية مفيدة أيضًا في مركبات البنزين.

وقود القنب الحيوي

إن استخدام الزيوت النباتية كبديل لوقود المحرك هو مفهوم يعود إلى عام 1895 عندما طور الدكتور رودولف ديزل أول محرك ديزل يعمل بالزيت النباتي. لكن يمكن أيضًا تحويل بذور القنب إلى وقود حيوي.

عندما ينتهي الحظر العالمي للقنب ، فإن زراعة القنب الصناعي ستؤدي بلا شك إلى تدفق هائل لبذور القنب. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن استخدام السيقان لتصنيع المواد التقليدية ، مثل الورق والحبال والأقمشة الأخرى ، حيث يمكن تحويل البذور إلى وقود خالٍ من الكربون.

وفقًا لموقع hemp.com ، "وقود الديزل الحيوي هو الوقود البديل الوحيد الذي يعمل في أي محرك ديزل تقليدي غير معدل." ويمكن تخزينه في أي مكان يتم فيه تخزين وقود الديزل البترولي. يعتبر وقود الديزل الحيوي آمنًا في التعامل معه ونقله لأنه قابل للتحلل الحيوي مثل السكر ، وأقل سمية بعشر مرات من ملح الطعام ، وله نقطة اشتعال عالية تبلغ حوالي 300 فهرنهايت مقارنة بوقود الديزل البترولي ، الذي تبلغ نقطة وميضه 125 درجة فهرنهايت "

هندسة القنب

هناك بالفعل العشرات من تطبيقات القنب - أكثر من أن يتم تضمينها في تقرير واحد. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن أيضًا تحويل القنب إلى بلاستيك قابل للتحلل الحيوي أيضًا. يبدو أن تطبيقاته لا حصر لها ، كما أن الحظر العالمي للقنب يمنع القنب من تغيير العالم.

لقد قطعت هندسة القنب شوطًا طويلاً ، وقد تم بالفعل إنشاء العديد من مواد القنب بقدرات مثبتة. الشيء الوحيد الآن هو إلغاء القوانين التي كانت تمنعه ​​في المقام الأول.

على حد تعبير Bruce Perlowin ، الرئيس التنفيذي لشركة Hemp ، Inc. "الآن بعد أن أصبح المزيد من الناس على دراية بفوائد القنب ، والمزيد من الدول تجد الفوائد الاقتصادية للقنب جذابة ، فقد أصبح القنب المورد المطلوب تمامًا. حتى يتم رفع الحظر الفيدرالي ، علينا جميعًا الاستمرار في تثقيف الجمهور حول القنب وفوائده ".

يعد رفع الحظر عن القنب تحديًا شاقًا. لكن استخدامات القنب لن تظل محجوبة إلى الأبد - هندسة القنب جارية بالفعل ولا يمكن لأي شخص فعل الكثير لمنعها.


شاهد الفيديو: The House That Hemp Built (كانون الثاني 2022).