هل يمكن إعادة تدوير الخرسانة المستعملة في البناء لتقليل انبعاثات الكربون؟

علماء في جامعة كمبريدج يجيبون...

كان الدافع وراء البحث هو الحاجة الماسة لتقليل الانبعاثات الناتجة عن الإسمنت الذي يشكل نحو 90 % من انبعاثات الخرسانة (شاترستوك)
كان الدافع وراء البحث هو الحاجة الماسة لتقليل الانبعاثات الناتجة عن الإسمنت الذي يشكل نحو 90 % من انبعاثات الخرسانة (شاترستوك)
TT

هل يمكن إعادة تدوير الخرسانة المستعملة في البناء لتقليل انبعاثات الكربون؟

كان الدافع وراء البحث هو الحاجة الماسة لتقليل الانبعاثات الناتجة عن الإسمنت الذي يشكل نحو 90 % من انبعاثات الخرسانة (شاترستوك)
كان الدافع وراء البحث هو الحاجة الماسة لتقليل الانبعاثات الناتجة عن الإسمنت الذي يشكل نحو 90 % من انبعاثات الخرسانة (شاترستوك)

في خطوة تهدف إلى تطوير البناء المستدام، كشف باحثون من جامعة كمبريدج في بريطانيا عن طريقة لإنتاج خرسانة منخفضة الانبعاثات الكربونية. يحمل هذا الابتكار القدرة على تحقيق تقدم كبير في التحول العالمي إلى صافي الانبعاثات الصفرية. ومن خلال الاستفادة من الأفران التي تعمل بالكهرباء لإعادة تدوير الفولاذ (تسمى «أفران القوس»)، اكتشف الباحثون طريقة جديدة لإعادة تدوير الإسمنت، وهو المكوّن الأساسي للخرسانة المعروف ببصمته الكربونية العالية.

أفران تعمل بالطاقة الكهربائية لإعادة تدوير الإسمنت (نايتشور)

حقائق

7.5 %

هو ما تمثله الخرسانة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ على مستوى العالم.

والخرسانة هي ثانية أكثر المواد استخداماً على وجه الأرض بعد الماء.

توصل فريق البحث بقيادة البروفسور جوليان ألوود والدكتور سيريل دونانت، من قسم الهندسة بجامعة كمبريدج، إلى طريقة لإعادة تدوير الإسمنت المستخدم عن طريق استبدال تدفق الجير في عمليات إعادة تدوير الفولاذ. يُستخدم تدفق الجير تقليدياً لإزالة الشوائب خلال إنتاج الصلب، وعادة ما يصبح نفايات. ومن خلال استبدال الإسمنت المستعمل بالجير، يكون المنتج النهائي عبارة عن إسمنت معاد تدويره، الذي يمكن استخدامه بعد ذلك لإنشاء خرسانة جديدة.

هذه الطريقة المبتكرة، المفصلة في دراسة منشورة في «نايتشور»، لا تزيد بشكل كبير من تكاليف إنتاج الخرسانة أو الفولاذ؛ بل تقلل من الانبعاثات من كلتا الصناعتين عن طريق تقليل الحاجة إلى تدفق الجير. وقد أثبتت الاختبارات الأولية التي أجراها «معهد معالجة المواد»؛ الشريك في المشروع، نجاح إنتاج الإسمنت المعاد تدويره على نطاق واسع في أفران الكهرباء.

وأشار  البروفسور ألوود إلى الدور الحاسم للإسمنت في البناء قائلاً: «إنه لا يمكن لأحد أن يتصور عالماً دون أسمنت». ويتابع أنه على الرغم من وجود نسبة صغيرة من الخرسانة، فإن الإسمنت يبقى المسؤول عن نحو 90 في المائة من انبعاثاته، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى درجات الحرارة المرتفعة والعمليات الكيميائية المشاركة في إنتاجه.

حقائق

1450 درجة مئوية

هي ما تتطلبه عملية تسخين الحجر الجيري والمواد الأخرى داخل الأفران لإنتاج الإسمنت التقليدي، وهي عملية تنبعث منها كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.

وفي حين أن البدائل، مثل الرماد المتطاير، من الممكن أن تحل محل ما يصل إلى نصف الإسمنت في الخرسانة، فإنها تتطلب التنشيط بواسطة الإسمنت المتبقي حتى يتصلب، والمعروض من مثل هذه البدائل غير كاف لتلبية الطلب العالمي، الذي يبلغ نحو 4 مليارات طن سنوياً.

ومن خلال اختبارات صارمة، وجد الفريق أن الإسمنت المستخدم، عند دمجه مع أكسيد الحديد في خَبَث صناعة الصلب، ينتج مادة فعالة للغاية. أدى التبريد السريع لهذا الخَبَث إلى إعادة تنشيط الإسمنت دون إضافة تكاليف إنتاج الصلب. على الرغم من أن الإسمنت المعاد تدويره يحتوي مستويات أعلى من أكسيد الحديد مقارنة بالإسمنت التقليدي، فإن هذا لا يؤثر بشكل كبير على أدائه.

أثبتت الاختبارات الأولية جدوى إنتاج الإسمنت المعاد تدويره على نطاق واسع دون أي انبعاثات إذا جرى تشغيله بالطاقة المتجددة (شاترستوك)

تتوسع عملية تصنيع الإسمنت بهذه الطريقة الكهربائية في كمبريدج بسرعة، مع توقعات بإنتاج ما يصل إلى مليار طن سنوياً بحلول عام 2050؛ أي نحو ربع إنتاج الإسمنت العالمي الحالي. و أكد ألوود على أن تقليل الاستخدام الإجمالي للإسمنت والخرسانة أمر بالغ الأهمية أيضاً. وأوضح أن «الخرسانة رخيصة وقوية ومتوفرة على نطاق واسع، ولكننا نستخدم كثيراً منها». وعدّ أنه «يمكن تقليل الاستخدام بشكل كبير دون المساس بالسلامة، لكن ذلك يتطلب إرادة سياسية».

ويأمل الباحثون ألا يؤدي هذا الاختراق إلى تحويل صناعة البناء والتشييد فحسب؛ بل أن يشير أيضاً على صناع السياسات بالفرص الهائلة للابتكار في السعي لتحقيق انبعاثات صفرية. وقد قدم الفريق براءة اختراع لدعم تسويق عمليتهم، بتمويل من «Innovate UK» و«مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية»، وهو جزء من «المملكة المتحدة للأبحاث والابتكار».

في الوقت الذي يواجه فيه قطاع البناء ضغوطاً متزايدة لتقليل بصمته الكربونية، يمثل «مشروع كمبريدج للإسمنت الكهربائي» قفزة واعدة إلى الأمام في مجال مواد البناء المستدامة، مما يمهد الطريق لمستقبل أكثر صداقة للبيئة.


مقالات ذات صلة

تلوث الهواء يسبّب وفاة ألفي طفل يومياً

بيئة أشخاص على مسار للسكك الحديدية بينما يتصاعد الدخان من مصانع الصلب بالقرب من أحد الأحياء الفقيرة في دكا ببنغلاديش في 29 أغسطس 2023 (رويترز)

تلوث الهواء يسبّب وفاة ألفي طفل يومياً

قال تقرير الأربعاء إن نحو ألفي طفل يموتون يومياً بسبب مشكلات صحية مرتبطة بتلوث الهواء، الذي يعد الآن ثاني أكبر عامل خطر للوفاة المبكرة في جميع أنحاء العالم.

«الشرق الأوسط» (باريس)
المشرق العربي تتصاعد أعمدة الدخان خلال المعارك الدائرة في حي السلطان شمال غربي مدينة رفح جنوب قطاع غزة 18 يونيو 2024 (أ.ف.ب)

الأمم المتحدة: الحرب في غزة خلّفت ضرراً بيئياً كبيراً

ذكر تقرير للأمم المتحدة عن الأثر البيئي للحرب بغزة الثلاثاء أن الصراع أدى إلى في تلوث غير مسبوق للتربة والمياه والهواء.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
بيئة أكد 64 % من المستهلكين في السعودية الذين شاركوا في الدراسة أنهم قلقون بشأن القضايا البيئية والتلوث (الشرق الأوسط)

دراسة عالمية: 64 % من المستهلكين في السعودية قلقون بشأن البيئة والتلوث

كشفت دراسة عالمية، عن أن 64 في المائة من المستهلكين في السعودية، الذين شاركوا في الدراسة، قلقون بشأن القضايا البيئية والتلوث وهدر الطعام.

«الشرق الأوسط» (الرياض)
صحتك الجسيمات البلاستيكية الدقيقة تنتشر في أنسجة الجسم المختلفة (رويترز)

دراسة: انتشار مواد بلاستيكية دقيقة في عينات السائل المنوي للرجال

انخفض عدد الحيوانات المنوية لدى الرجال على مدار العقود الماضية بنسبة نحو 40 في المائة، وتشير الدراسات إلى أن التلوث الكيميائي وراء هذا الانخفاض الحاد.

«الشرق الأوسط» (لندن)
بيئة يشكل تلوث الهواء عاملاً مسبباً لـ135 مليون وفاة مبكرة حول العالم بين عامَي 1980 و2020 (أ.ب)

135 مليون وفاة مبكرة خلال 40 سنة بسبب تلوث الهواء

يشكل تلوث الهواء الناجم عن انبعاثات النشاط البشري أو مصادر أخرى مثل حرائق الغابات عاملاً ترتبط به نحو 135 مليون وفاة مبكرة في كل أنحاء العالم بين 1980 و2020.

«الشرق الأوسط» (سنغافورة)

كيف تضمن «أبل» حوسبة سحابية آمنة في تطبيقاتها للذكاء الاصطناعي؟

كيف تضمن «أبل» حوسبة سحابية آمنة في تطبيقاتها للذكاء الاصطناعي؟
TT

كيف تضمن «أبل» حوسبة سحابية آمنة في تطبيقاتها للذكاء الاصطناعي؟

كيف تضمن «أبل» حوسبة سحابية آمنة في تطبيقاتها للذكاء الاصطناعي؟

مع دخول شركة «أبل» سباق دمج الذكاء الاصطناعي في أجهزتها وخدماتها الاستهلاكية، تراهن شركة التكنولوجيا العملاقة على التركيز القوي على الخصوصية والأمان لتمييز عروضها في سوق شديدة التنافسية.

وبالفعل، كشفت «أبل» خلال مؤتمر المطورين العالمي الأخير بداية شهر يونيو (حزيران) الماضي، عن نظامها الطموح للذكاء الاصطناعي «Apple Intelligence» الذي يتضمن تقديم خدمة حوسبة سحابية خاصة وآمنة مصممة للتعامل مع مهام الذكاء الاصطناعي المعقدة.

نهج الأمن أولاً

تعدّ خدمة الحوسبة السحابية الخاصة الجديدة من «أبل» حجر الزاوية في استراتيجية الذكاء الاصطناعي للشركة، مع التشديد على أهمية الخصوصية والأمان في تطبيقات الذكاء الاصطناعي. تعمل هذه الخدمة على تعزيز إجراءات الأمان المستندة إلى الأجهزة مثل «سيكيور بووت» (Secure Boot) و«سيكيور إنكلايف بروسيسور» (Secure Enclave Processor ) لإنشاء بيئة آمنة لحسابات الذكاء الاصطناعي.

ماذا يعني كل منهما؟

تُعد «سيكيور بووت» ميزة في البرامج الثابتة على أجهزة «أبل» المزودة بشريحة «T2» أو أحدث، تعمل كحارس بوابة يتأكد من أن البرامج المصرّح بها فقط تبدأ تشغيل الجهاز. تتحقق من شرعية نظام التشغيل قبل السماح بتحميله؛ مما يمنع البرامج غير المصرح بها من السيطرة. هذا يحمي الأجهزة من البرمجيات الخبيثة والهجمات الضارة.

أما معالج «سيكيور إنكلايف بروسيسور» (Secure Enclave Processor ) الموجود في أجهزة «أبل» المزودة بشريحة «A11» أو أحدث، هو شريحة مخصصة للتعامل مع معلومات المستخدم الحساسة مثل كلمات المرور، وبصمات الأصابع، ومفاتيح التشفير. يعمل بشكل مستقل عن المعالج الرئيسي؛ مما يوفر طبقة إضافية من الحماية ضد الثغرات البرمجية المحتملة.

ماركو مسعد باحث في مركز الشرق الأوسط للسياسات بواشنطن وخبير في الأمن السيبراني والذكاء الاصطناعي (الشرق الأوسط)

يشرح ماركو مسعد، الباحث في مركز الشرق الأوسط للسياسات بواشنطن والخبير في الأمن السيبراني والذكاء الاصطناعي، في حديث خاص لـ«الشرق الأوسط» من الولايات المتحدة بأن ذلك يوفر لـ«أبل» إمكانية الحفاظ على الخصوصية؛ لأنها تعالج بيانات عملائها بنفسها وليس عن طريق طرف ثالث.

وأشار مسعد إلى أن وجود تقنية السحابة الجديدة مع تقنيات الحماية الموجودة بالفعل ستعزز قدرة «أبل» على حماية الفضاء السحابي. ويعتبر أن ذلك يجعل خطر الهجمات محدود النطاق بسبب القدرة على عزل التطبيقات، حيث يكون لكل تطبيق القدرة للوصول إلى أقل حجم من البيانات ليضمن تشغيله فقط.

الأمان والخصوصية

تم إطلاق الحوسبة السحابية الخاصة بـ«أبل» (Private Cloud Compute /PCC) في يونيو (حزيران) 2024 جنباً إلى جنب مع نظام الذكاء الاصطناعي «Apple Intelligence»، وهو نظام قائم على السحابة مصمم خصيصاً لمعالجة بيانات المستخدم مع الاهتمام البالغ بالخصوصية.

وفي حين يعتمد «Apple Intelligence» على المعالجة على الجهاز للعديد من المهام، تتولى «الحوسبة السحابية الخاصة» الميزات المعقدة للذكاء الاصطناعي التي تتطلب المزيد من القدرة على المعالجة. الفرق الرئيسي هو أن «PCC» يضمن أن بيانات المستخدم لا تترك الجهاز في شكل يمكن استخدامه.

وتؤكد «أبل» أن البيانات التي يتم إرسالها إلى «PCC» مشفرة وتُستخدم فقط لتلبية طلب المستخدم. بمجرد اكتمال المهمة، يقوم «PCC» بحذفها بالكامل. كما تم تصميم «PCC» مع وضع الشفافية في الحسبان، فالنظام مبني للسماح للباحثين الأمنيين المستقلين بالتحقق من ممارسات معالجة البيانات الخاصة به. هذا يعزز الثقة في تدابير الخصوصية للنظام.

سيتطلب دمج «شات جي بي تي» في «سيري» أن يقرر المستخدمون ما إذا كانوا موافقين على إرسال طلبات معقدة إلى أداة الذكاء الاصطناعي (شاترستوك)

الشراكة مع «OpenAI» والتكامل مع «سيري»

أحد الجوانب الرئيسية لاستراتيجية الذكاء الاصطناعي لشركة «أبل» هو شراكتها مع «أوبن آي» (OpenAI) لدمج برنامج الدردشة «شات جي بي تي» (ChatGPT) في مساعدها الرقمي «سيري». وقد أثار هذا التعاون بعض المخاوف وطرح العديد من الاستفسارات بشأن الآثار الأمنية لأداة الذكاء الاصطناعي المستخدمة على نطاق واسع. كما يحذر خبراء التقنية من أن أقل المهاجمين السيبرانيين خبرة لديهم القدرة الآن على استخدام «OpenAI» لتقليد اللغة البشرية، وإنشاء رسائل بريد إلكتروني تصيدية أكثر تقدماً، وإنشاء مواقع مزيفة، وتنظيم حملات تضليل.

سيتطلب دمج «ChatGPT» في «سيري» أن يقرر المستخدمون ما إذا كانوا موافقين على إرسال طلبات معقدة إلى أداة الذكاء الاصطناعي. وينوه ماركو مسعد في حديثه لـ«الشرق الأوسط» إلى تأكيد «أبل» وجود إجراءات حماية الخصوصية، مثل إخفاء عناوين بروتوكول الإنترنت (IP) والتأكد من أن «OpenAI» لن يخزّن الطلبات. وأضاف مسعد أنه إذا ربط المستخدمون حساب «شات جي بي تي»، فسيتم تطبيق سياسات استخدام البيانات الخاصة بـ«OpenAI» والتي تتضمن استخدام بيانات المستخدم للتدريب على نماذج الذكاء الاصطناعي بشكل افتراضي. وحذر ماركو مسعد من أنه «مع افتقار وجود سياسة واضحة ورادعة للذكاء الاصطناعي باستثناء الاتحاد الأوروبي، تظل الخصوصية أمراً مشكوكاً فيه؛ لأنه ببساطة لدى شركات التكنولوجيا إمكانيات أكبر من الحكومات وهي التي تحتفظ بتك الأسرار»، على حد تعبيره.

التدابير الأمنية ومراقبة المستخدم

وللتخفيف من المخاطر الأمنية التي تشكلها أدوات الذكاء الاصطناعي مثل «شات جي بي تي»، يُعد التدريب القوي على الأمن السيبراني للموظفين والتدابير الاستباقية من قِبل أقسام تكنولوجيا المعلومات أمراً ضرورياً. كما تسمح «أبل» للمستخدمين بتعطيل تدريب نموذج الذكاء الاصطناعي في تطبيق «ChatGPT iOS» وعلى الويب. يمكن الوصول إلى هذه الميزة من خلال إعدادات التطبيق ضمن «عناصر التحكم في البيانات»، حيث يمكن للمستخدمين تبديل خيار «تحسين النموذج للجميع»؛ مما يضمن عدم استخدام المحادثات الجديدة لنماذج التدريب.

وضع معيار جديد

يرى الخبراء أنه يمكن لنهج «أبل» في دمج الذكاء الاصطناعي مع التركيز القوي على الخصوصية والأمان أن يضع معياراً جديداً لهذه الصناعة. ويهدف التزام الشركة بحماية البيانات، إلى جانب قدرات الذكاء الاصطناعي المبتكرة، إلى الحفاظ على ثقة المستخدم مع تحفيز اعتماد تقنيات الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع.

ومع ذلك، فإن النجاح النهائي لاستراتيجية «أبل» سيعتمد على التنفيذ الفعال، والشفافية، وتثقيف المستخدم. لا يحمي هذا النهج بيانات المستخدم فحسب، بل يعزز أيضاً بيئة يمكن أن يزدهر فيها الذكاء الاصطناعي؛ مما يؤدي إلى التقدم المستقبلي في التكنولوجيا وتعزيز تجربة المستخدم الشاملة.

عاجل تعيين الفريق أول عبد المجيد صقر وزيرا للدفاع في الحكومة المصرية الجديدة (رويترز)