تکنولوژی‌های موثر برای نجات کلان‌شهرها از آلودگی هوا

برای کم‌کردن آلودگی هوا در کلان‌شهرها فناوری‌های موثر و پیشرفته‌ای وجود دارد.

به گزارش خبرگزاری فارس، «طبق شاخص آلودگی، هوای تهران برای همه گروه‌ها ناسالم است» این جمله آشنایی است که با رسیدن به فصل سرد، در روزهای متعددی اعلام می‌شود و گاهی زندگی عادی شهروندان را دچار اختلال می‌کند. پدیده‌ای که در کلان‌شهرهای دنیا به یک معضل جدی تبدیل شده است.این معضل جهانی باعث شده مجموعه‌ای از فناوری‌های پیشرفته برای کنترل آلودگی هوا توسعه پیدا کند. نهادهایی مانند سازمان جهانی بهداشت و برنامه محیط‌زیست سازمان ملل گزارش‌های دقیقی منتشر کرده‌اند که نشان می‌دهد کدام فناوری‌ها واقعاً مؤثرند و کدام‌ها فقط در حد نمایش یا تبلیغ باقی مانده‌اند. این مقاله نگاهی به این فناوری‌ها دارد؛ به‌ویژه همان‌هایی که نقش کلیدی در کاهش آلودگی شهرهای بزرگ داشته‌اند.

فناوری‌هایی برای کم‌کردن مدت توقف خودروها

یکی از مهم‌ترین منابع تولید آلودگی در شهرها، خودروهایی هستند که ساعت‌ها پشت چراغ‌های قرمز یا در ترافیک سنگین توقف می‌کنند. براساس گزارش‌های عامی، هر دقیقه توقف خودرو با موتور روشن، حجم قابل توجهی از ذرات معلق PM2.5 و گازهای آلاینده مثل اکسیدهای نیتروژن تولید می‌کند. برای حل این مشکل، شهرهای پیشرو از فناوری‌های «سامانه مدیریت ترافیک هوشمند» یا ITS استفاده می‌کنند.یکی از مهم‌ترین اجزای این سیستم‌ها، کنترل هوشمند چراغ‌های راهنمایی است. این فناوری با حسگرها و دوربین‌ها تعداد خودروهای هر مسیر را لحظه‌به‌لحظه اندازه می‌گیرد و زمان‌بندی چراغ‌ها را به‌طور خودکار تنظیم می‌کند. به‌زبان ساده، این سیستم مثل یک مغز زنده برای ترافیک عمل می‌کند و اجازه نمی‌دهد خودروها بی‌دلیل پشت چراغ‌ها معطل شوند. پژوهش‌های دانشگاه ام‌آی‌تی و گزارش‌های اداره بزرگراه‌های آمریکا نشان می‌دهد این فناوری می‌تواند میانگین زمان توقف خودروها را ۸ تا ۱۵ درصد کاهش دهد و همین کاهش ساده، نقش قابل‌توجهی در کاهش دود خروجی دارد.

در برخی شهرها، فناوری‌های پیشرفته‌تر مبتنی بر هوش مصنوعی به‌کار گرفته شده است. این الگوریتم‌ها با تحلیل اطلاعات جی‌پی‌اس خودروها، تصاویر دوربین‌ها و وضعیت تصادفات، مسیرهای مناسب را به رانندگان پیشنهاد می‌دهند و از تراکم ناگهانی جلوگیری می‌کنند. براساس گزارش مجمع جهانی اقتصاد، این سیستم‌ها حتی توانسته‌اند میزان ازدحام شهری را تا ۲۵ درصد کاهش دهند. این کاهش ترافیک مستقیماً به کاهش آلودگی هوا منجر می‌شود.

آنچه واقعاً دود کارخانه‌ها را کم می‌کند

کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها در بسیاری از شهرهای بزرگ بخش مهمی از تولید ذرات معلق، گوگرد، نیتروژن و فلزات سنگین را بر عهده دارند. برای کنترل این منابع، مجموعه‌ای از فناوری‌های صنعتی وجود دارد که مؤثر بودن آنها بارها توسط آژانس محیط‌زیست اروپا (EEA) تأیید شده است.یکی از رایج‌ترین این فناوری‌ها، فیلترهای الکترواستاتیک هستند. این فیلترها با شارژ الکتریکی ذرات دود و جذب آنها به صفحات فلزی کار می‌کنند. اگر بخواهیم ساده بگوییم، فیلتر الکترواستاتیک مثل یک آهنربای غول‌پیکر برای گردوغبار عمل می‌کند. گزارش‌های رسمی نشان می‌دهد که این سیستم‌ها راندمانی تا ۹۹ درصد در حذف ذرات ریز دارند و به همین دلیل در نیروگاه‌های زغال‌سنگ اروپا، چین و هند به‌طور گسترده نصب شده‌اند.

فناوری دیگری که در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود، اسکرابرهای تر است. در این روش، گازهای آلاینده از میان قطرات ریز آب عبور داده می‌شوند تا آلاینده‌ها در آب حل شوند و از هوا جدا شوند. این سیستم به‌ویژه برای گازهایی مانند دی‌اکسید گوگرد مؤثر است.اما یکی از آلاینده‌های بسیار خطرناک، NOx است. برای کاهش این گاز، سیستم کاهش کاتالیستی انتخابی به کار می‌رود. در این فناوری، مواد شیمیایی مثل آمونیاک به دود اضافه می‌شود تا طی یک واکنش شیمیایی روی کاتالیست، NOx به نیتروژن تبدیل شود؛ گازی که به‌صورت طبیعی بیش از ۷۰ درصد هوای اطراف ما را تشکیل می‌دهد. این فناوری می‌تواند انتشار این آلاینده‌های خطرناک را تا ۹۰ درصد کاهش دهد، و به همین دلیل در بسیاری از کشورها اجباری شده است.

تصفیه هوا از مبدأ اگزور

در سال‌های اخیر، استانداردهای آلایندگی سخت‌گیرانه و فشار افکار عمومی باعث شده خودروسازان جهان به‌طور جدی از سامانه‌های تصفیه‌کننده در اگزوز خودروها و موتورسیکلت‌ها استفاده کنند. مهم‌ترین فناوری که امروز به‌صورت گسترده و مستند در صنعت خودرو به‌کار می‌رود، «کاتالیست سه‌راهه» است؛ قطعه‌ای که روی مسیر خروج دود نصب می‌شود و با کمک فلزاتی مانند پلاتین، پالادیوم و رودیوم، سه آلاینده اصلی یعنی مونوکسیدکربن، هیدروکربن‌های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن را به گازهای کم‌ضررتر تبدیل می‌کند.این سامانه از دهه ۱۹۷۰ تا امروز به‌عنوان ستون اصلی کنترل آلایندگی خودروها در اروپا، آمریکا و آسیا استفاده می‌شود و شواهد علمی گسترده‌ای از اثربخشی آن وجود دارد؛ به‌عنوان مثال گزارش «آژانس حفاظت محیط‌زیست آمریکا» نشان می‌دهد که نصب کاتالیست‌ها میزان آلاینده‌ها را تا بیش از ۹۰ درصد کاهش می‌دهد. در موتورسیکلت‌های جدید نیز به دلیل اجرای استاندارد یورو ۴ و یورو ۵، همین فناوری به شکل کوچک‌تر و ساده‌تر استفاده می‌شود و نقش مهمی در کاهش دود سفید و بوی تند اگزوز دارد.

در کنار این سامانه‌های تاییدشده، طی سال‌های اخیر شرکت‌ها روی فیلترهای ذرات معلق نیز کار کرده‌اند؛ مخصوصاً «فیلتر دوده» یا DPF در خودروهای دیزلی. این فیلتر ذرات ریز کربنی را به دام می‌اندازد و سپس هنگام بالا رفتن دمای سیستم، آن‌ها را می‌سوزاند تا از خروجشان به هوا جلوگیری شود. نتایج پژوهش‌های «مؤسسه فدرال فناوری سوئیس» و همچنین گزارش‌های اتحادیه اروپا نشان می‌دهد که این فیلترها می‌توانند انتشار ذرات معلق را تا حد قابل‌توجهی کاهش دهند.بااین‌حال باید به یک نکته مهم اشاره کرد: برای موتورسیکلت‌ها یا خودروهای کاربراتوری قدیمی، فناوری‌های استانداردسازی‌شده و تأییدشده‌ای که بتوانند بدون تغییرات فنی بزرگ روی اگزوز نصب شوند، وجود ندارد و اغلب ادعاهایی که درباره «فیلتر اگزوز قابل نصب» مطرح می‌شود فاقد شواهد معتبر است. بنابراین، تنها سیستم‌های اثبات‌شده و مورد پذیرش نهادهای محیط‌زیستی همان کاتالیست‌ها و فیلترهای استاندارد کارخانه‌ای هستند که در تولیدات جدید به‌صورت پیش‌فرض نصب می‌شوند.

تصفیه هوای محیطی: فناوری‌های نمایشی یا راهکار واقعی؟

در سال‌های اخیر، رسانه‌ها تصاویر زیادی از برج‌های تصفیه هوا در چین و هلند منتشر کرده‌اند. این سازه‌ها که معمولاً به‌عنوان نمادهای مبارزه با آلودگی هوا معرفی می‌شوند. اما پژوهش‌های منتشرشده در مجلات معتبری مانند Atmospheric Environment نشان می‌دهد که این فناوری‌ها تأثیر بسیار محدودی دارند.این برج‌ها تنها می‌توانند هوای اطراف خود را در شعاعی کوچک—معمولاً چند ده متر—بهبود دهند. حجم هوای آلوده در یک کلان‌شهر به‌قدری زیاد است که حتی هزاران برج از این نوع نمی‌تواند تغییر معناداری ایجاد کند. به عبارت ساده، این سیستم‌ها بیشتر جنبه «نمایشی» یا «آگاهی‌بخشی» دارند و در مقیاس شهری نمی‌توانند جایگزین اصلاحات اساسی مثل حمل‌ونقل پاک و کنترل صنعتی شوند.

وقتی طبیعت هم کمک می‌کند

در کنار تمام فناوری‌های صنعتی و هوشمند، راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت نیز نقش مهمی در کاهش آلودگی دارند. طبق گزارش‌های سازمان ملل و پژوهش‌هایی در حوزه علوم محیط‌زیست، درختان و فضای سبز شهری می‌توانند بخشی از ذرات معلق و گازهای آلاینده را جذب کنند. همچنین دمای شهر را کاهش می‌دهند و در نتیجه مصرف انرژی و تولید غیرمستقیم آلاینده‌ها کمتر می‌شود.

البته این تأثیر در مقایسه با فناوری‌های حمل‌ونقل پاک یا کنترل صنعتی محدود است، اما در کنار سایر سیاست‌ها بسیار مؤثر است. در سال‌های اخیر، بسیاری از شهرها علاوه بر پارک‌سازی به سمت ایجاد بام سبز و دیوار سبز رفته‌اند. پژوهش‌های منتشرشده در مجله Environmental Pollution نشان می‌دهد که این سازه‌ها مصرف انرژی ساختمان‌ها را کاهش می‌دهند و بخشی از آلودگی را نیز جذب می‌کنند.