ترجمه سیستم‌های بیوژئوشیمیایی طبیعی برای راه‌حل مهندسی پایدار

توضیحات

 عنوان فارسی:  مهندسی خاک در ارگانیسم زنده : بهره‌برداری از سیستم‌های بیوژئوشیمیایی طبیعی برای راه‌حل‌های مهندسی پایدار و چندمنظوره

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Soil engineering in vivo: harnessing natural biogeochemical systems for sustainable, multi-functional engineering solutions

ترسیب کربن، توان‌بخشی زیرساخت‌ها، تمیز کردن brownfields، دفع زباله‌های خطرناک، حفاظت منابع آب و گرمایش جهانی، این چالش‌های قرن بیست و یکم است که نه می‌توان با شیوه‌های مصرفی انرژی بالا حل کرد که امروز صنعت از آن استفاده می‌کند و نه با افزایش سرعت جزئی یا بهینه‌سازی فرآیندها می‌توان آن را حل نمود. یک رویکرد جامع نیاز به توسعه راه‌حل‌های پایداری دارد که جامعه نیاز دارد. بسیاری از چالش‌هایی که در بالا بیان شد، یا از طرف خاک بوده و یا توانایی رشد در خاک را دارند.

خاک، در مقایسه با تفکر مهندسی عمران معمولی، یک سیستم میزبان زنده برای فرآیندهای چندگانه به‌طور همزمان است. در اینجا پیشنهاد این است که مهندسی خاک در ارگانیسم زنده، درجایی که ظرفیت طبیعی خاک به‌عنوان یک اکوسیستم زنده برای ایجاد همزمان راه‌حل‌های چندگانه مورداستفاده قرار می‌گیرند، و ممکن است راه‌حل‌های جدید، نوآورانه و پایدار برای این چالش‌های بزرگ قرن بیست و یکم ایجاد نماید. این امر نیازمند یک چشم‌انداز چند رشته‌ای است که پذیرای علم زیست‌شناسی، شیمی و فیزیک است و این دانش را برای ارائه طرح‌های مهندسی عمران و محیط‌زیست چندمنظوره برای محیط خاک، اعمال می‌کنند. برای مثال، گونه‌های باکتریایی خاک چرخه کربنات خاک را اداره می‌کنند به‌طور همزمان خاک روانگرا را تحکیم می‌بخشند، فلزات سنگین واکنشی را جمع کرده و جدا کردن مؤثر کربن باعث ارائه قابلیت‌های مهندسی عمران می‌شود درحالی‌که آب زمینی در حال تصفیه است و کربن از جو حذف می‌شود؟ کشف این ایده‌ها به‌صورت جدی در سال‌های اخیر آغازشده است. این مقاله به بررسی پتانسیل، چالش‌ها و فرصت‌های این زمینه جدید می‌پردازد و یک تابع بیوژئوشیمی از خاک را برجسته می‌کند که وعده داده‌شده است و به‌سرعت در حال تبدیل‌شدن به یک تکنولوژی جدید است. مثال، برای پیشنهاد یک رویکرد کلی که دران پتانسیل این زمینه می‌تواند به‌طور کامل درک شود، مورداستفاده قرار می‌گیرد.

کلمات کلیدی : مهندسی زیستی، بهبود زیستی خاک، پایداری، ته‌نشینی، کلسیت القاشده میکروبی، خاک زیستی، بهبود زمین

معرفی

ترسیب کربن، توان‌بخشی زیرساخت‌ها، تمیز کردن brownfields، دفع زباله‌های خطرناک، حفاظت منابع آب و گرمایش جهانی، این چالش‌های قرن بیست و یکم است که در سراسر جهان وجود دارد و بسیار بزرگ، پیچیده و درهم‌تنیده است که با روش‌های مصرفی انرژی بالا که در صنعت امروز مشخص‌شده است، حل می‌شوند. مهندسی توسط نیروی بی‌رحم و بدون علم در مقیاس موردنیاز امکان‌پذیر نیست، کلیت منابع در دسترس نیست و اجرای آن‌ها مقرون‌به‌صرفه نیست.[1,2] اغلب چالش‌های بالا که رخ می‌دهد توسط خاک فعال‌شده و یا از خاک آغاز می‌گردند. دیدگاه متعارف خاک را به‌عنوان یک منبع بی‌نهایت از توابع جدا از هم و درواقع ایزوله نشان می‌دهد. مهندسی ژئوتکنیک، قدرت و تجزیه خاک را در نظر می‌گیرد؛ مهندسی محیط‌زیست آلودگی‌های خاک را در نظر می‌گیرد؛ علوم گیاهی، پایداری برای رشد گیاه را در نظر گرفته و بهره‌وری محصولات را به حداکثر می‌رساند. خاک یک منبع محدود است و امر به نظارت‌های ما می‌کند. [3,4] اهمیت وضعیت در حال کاهش است. مفاهیم توسعه پایدار و برنامه‌ریزی استفاده مجدد خاک برای انتخاب شیوه‌هایی در کشورهای جهان اول، پیاده‌سازی می‌شود. ساخت‌وساز جدید در مقابل ردپای کربن، راندمان انرژی و کل معیارهای تحلیل چرخه زندگی، موردبررسی قرار می‌گیرد. ( به‌طور مثال [5,6]). متأسفانه، تقاضاهای جمعیت رو به رشد جهان هنوز از پس‌انداز حاصل از این اصلاحات پیشی گرفته است، به‌طوری‌که سرعت مصرف ( و اثرات زیست‌محیطی مرتبط) در حال افزایش است. یک رویکرد جامع بنیادی‌تری موردنیاز است. در اینجا، پتانسیل « مهندسی خاک در ارگانیسم زنده» برای خاک که به‌عنوان یک سیستم زنده و فعال در نظر گرفته می‌شود و دارای ظرفیت برای ارائه راه‌حل‌های پایدار چندگانه است که به‌طور همزمان بررسی می‌شود. این امر نیازمند یک چشم‌انداز چند رشته‌ای است که پذیرای علم زیست‌شناسی، شیمی و فیزیک بوده و این دانش را برای کاربردهای مهندسی عمران و محیط‌زیست چندمنظوره اعمال می‌کند. برای مثال، گونه‌های باکتریایی خاک چرخه کربنات خاک را اداره می‌کنند به‌طور همزمان خاک روانگرا را تحکیم می‌بخشند، فلزات سنگین واکنشی را جمع کرده و جدا کردن مؤثر کربن باعث ارائه قابلیت‌های مهندسی عمران می‌شود درحالی‌که آب زمینی در حال تصفیه است و کربن از جو حذف می‌شود؟ کشف این ایده‌ها به‌صورت جدی در سال‌های اخیر آغازشده است. این مقاله به بررسی پتانسیل، چالش‌ها و فرصت‌های این زمینه جدید می‌پردازد و یک تابع بیوژئوشیمی از خاک را برجسته می‌کند که وعده داده‌شده است و به‌سرعت در حال تبدیل‌شدن به یک تکنولوژی جدید است. مثال، برای پیشنهاد یک رویکرد کلی که دران پتانسیل این زمینه می‌تواند به‌طور کامل درک شود، مورداستفاده قرار می‌گیرد.

 تجسم احتمالات

چشم‌انداز پتانسیل با سرعت بیشتری نسبت به توانایی‌های فنی در حال رشد است. دیوار سبز صحرا، یک ابتکار عمل ضد بیابان‌زایی است که شامل ایجاد 6000 کیلومتر تپه شنی در سراسر شمال آفریقا شده است که توسط Magnus Larrson ([7] ، شکل 1a) بیان‌شده است. یک‌چهارم از کل جرم زمین، که محل سکونت بیش از یک میلیارد نفر در سراسر 100 کشور است، در معرض تهدید بیابان‌زایی است. [8] به‌طور خاص، پایتخت موریتانی، نواکشوت، در آستانه تسلیم شدن در برابر این تهدید است. ( شکل 1b) و در نیجریه بیابان در حال حرکت به سمت جنوب با سرعت 600 متر در سال است. ایده Larrson با استفاده از اقدامات معمولی استحکام خاک بر اساس بتن و مواد شیمیایی، غیرممکن است. اما تحریک و کنترل یک فرآیند طبیعی ذاتی خاک زنده، ازجمله فرآیند تکلیس ( تبدیل‌شدن به آهک) زیستی واسطه‌ای در اینجا موردبحث است که ممکن است این رؤیا را تحقق بخشد.

توجه

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.