ابتكار لتحويل نفايات الخشب إلى «حبر خشبي» لطباعة ثلاثية الأبعاد

حلول علمية تُعظم فوائد المخلفات الطبيعية

إعادة تدوير الخشب يقلل فرص قطع الأشجار الكبيرة (رويترز)
إعادة تدوير الخشب يقلل فرص قطع الأشجار الكبيرة (رويترز)
TT

ابتكار لتحويل نفايات الخشب إلى «حبر خشبي» لطباعة ثلاثية الأبعاد

إعادة تدوير الخشب يقلل فرص قطع الأشجار الكبيرة (رويترز)
إعادة تدوير الخشب يقلل فرص قطع الأشجار الكبيرة (رويترز)

على مدى آلاف السنين، كان الخشب الطبيعي بمثابة مادة أساسية لمجموعة واسعة من الأغراض، بما في ذلك تشييد المباني، وتصنيع الأثاث، وإنشاء الهياكل المعمارية. ومع ذلك، فإن إنشاء الهياكل الخشبية، سواء في البيئات الصناعية أو بوصفه هواية، يمكن أن يؤدي إلى نفايات كبيرة.

تقليدياً، اعتمد تشكيل أشجار الخشب على مجموعة من العمليات التي تُستخدم لتحويله من شكله الطبيعي لمنتجات نهائية، مثل الأثاث، ومنها التقطيع لألواح والتلميع. ومع ذلك، غالباً ما تولد هذه العملية كمية كبيرة من النفايات، مما يؤدي لهدر المواد وزيادة تكاليف الإنتاج.

في ضوء المخاوف المتزايدة المحيطة بالاستدامة والحاجة لإدارة فعالة للنفايات، أصبحت إعادة تدوير نفايات الخشب أمراً ضرورياً. وبينما تقتصر إعادة تدوير نفايات الأخشاب في المقام الأول على استخداماتها التقليدية، مثل الوقود، وحشوات الألواح الحبيبية، هناك حلول علمية يمكن تنفيذها لتعظيم فوائد نفايات الخشب.

طريقة لتحويل نفايات الخشب لحبر خشبي (جامعة رايس)

حبر خشبي

سلّطت دراسة أميركية جديدة، الضوء على طريقة مبتكرة لتحويل نفايات الخشب إلى «حبر خشبي» سائل، لاستخدامه في الطباعة ثلاثية الأبعاد لمجموعة متنوعة من الهياكل، ونشرت النتائج، في العدد الأخير من دورية «ساينس أدفانسيز».

وتمثلت الفكرة في استخدام مكونات أساسية للخشب الطبيعي، هي: اللجنين والسليلوز، لإعداد حبر سائل يمكن استخدامه في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتم تطوير هذا الحبر السائل ليكون قادراً على الطباعة بدقة عالية لإنشاء هياكل خشبية معقدة.

والطباعة ثلاثية الأبعاد هي تقنية تسمح بإنشاء أجسام ثلاثية الأبعاد بشكل متكامل باستخدام الكومبيوتر والطابعة الخاصة، وتعمل هذه التقنية عن طريق طباعة طبقات من المواد فوق بعضها بعضاً حتى يتم تشكيل الشكل المطلوب. ويُستخدم الحبر في الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء الطبقات التي تُشكل الشكل النهائي، ويمكن أن يكون هذا الحبر من مواد مختلفة، مثل البلاستيك والراتنجات المعدنية.

وتُستخدم هذه التقنية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الصناعة والطب والهندسة والفنون، حيث يمكن استخدامها لإنشاء نماذج تجريبية، وأدوات، ومنتجات مخصصة بسرعة، وبتكلفة منخفضة مقارنة بالطرق التقليدية للتصنيع.

أصبح إعادة تدوير نفايات الخشب أمراً ضرورياً لتحقيق الاستدامة (رويترز)

وفي حديث لـ«الشرق الأوسط»، يقول الباحث الرئيسي للدراسة بقسم علوم المواد وهندسة النانو في جامعة رايس الأميركية، الدكتور محمد مقصود: «توفر الدراسة حلاً لتراكم مخلفات الخشب من خلال استخدامها في عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يسهم في إعادة استخدام وإعادة تدوير المواد الخشبية. بالإضافة إلى ذلك، يقلل هذا النهج من الحاجة إلى استخدام موارد الخشب البكر (قطع الأشجار الكبيرة)، ما يعزز عزل الكربون، ويقلل من البصمة الكربونية».

وأضاف أن القدرة على طباعة الهياكل الخشبية ثلاثية الأبعاد يفتح الباب أمام تنفيذ مشاريع الأثاث والبناء المخصصة، ما يسمح بأبعاد دقيقة وتصميمات فريدة مصممة خصيصاً لتلبية الاحتياجات والتفضيلات الفردية.

وأشار إلى أن نتائج الدراسة تمهد لإنشاء هياكل خشبية معمارية باستخدام مواد منخفضة التكلفة، مثل نفايات الأخشاب، حيث تم تحسين نسبة اللجنين إلى السليلوز، ونسبة الألياف النانوية لتحسين قابلية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

ونوه إلى أن الخشب المطبوع ثلاثي الأبعاد يتميز بخصائص سطحية وهيكلية مماثلة للخشب الطبيعي. وبعد المعالجة، يظهر الخشب المطبوع قوة ضغط وانحناء أعلى من الخشب البلسا الطبيعي، ويمكن أيضاً إعادة تدوير الخشب المطبوع لصنع حبر جديد، مما يبرز المسار المستدام لطباعة الخشب ثلاثي الأبعاد.

وعن الخطوات المقبلة للفريق، أفاد مقصود بأن الفريق سيواصل تحسين تركيبة الحبر لزيادة قابلية الطباعة وتعزيز القوة والخصائص الميكانيكية للخشب المطبوع ثلاثي الأبعاد، بالإضافة إلى تطوير تركيبة الحبر لطباعة الأجزاء الكبيرة وتوسيع نطاق التطبيقات الصناعية، واستكشاف طرق تحسين الهياكل الخشبية المطبوعة لتلبية احتياجات التطبيقات الخاصة، مثل إضافة طبقات العزل المائي.

طاقة حيوية

هناك حلول أخرى للاستفادة من النفايات الخشبية، منها تحويل مخلفات الخشب إلى طاقة حيوية، وهي عملية تهدف إلى استخدام الخشب الزائد والمهمل لإنتاج طاقة قابلة للاستخدام.

وتُعد مخلفات الخشب مصدراً مهماً للطاقة الحيوية، حيث يمكن استخدامها في عدة عمليات لتوليد الطاقة، منها أنه يمكن حرق مخلفات الخشب في محطات توليد الطاقة الحرارية لإنتاج بخار يُستخدم لتشغيل محركات البخار وتوليد الكهرباء، كما يمكن تحويل مخلفات الخشب إلى وقود حيوي، مثل الحطب، أو تحويلها إلى قوالب خشبية أو قوالب لتسهيل استخدامها وقودا للتدفئة أو التوليد الحراري.

يُمكن أيضاً تحويل مخلفات الخشب إلى «بيوغاز» من خلال عمليات الهضم اللاهوائي، حيث يتم تحلل المواد العضوية لإنتاج غاز قابل للاحتراق يُمكن استخدامه مصدراً للطاقة.

و«البيوغاز» هو نوع من الوقود الحيوي يتم إنتاجه بشكل طبيعي من تحلل النفايات العضوية، في بيئة غير هوائية (من دون أكسجين)، داخل مفاعل حيوي؛ ما يؤدي إلى إطلاق مزيج من الغازات، تتضمن الميثان وثاني أكسيد الكربون.

ويُمكن تحويل المواد العضوية في مخلفات الخشب إلى غازات وسوائل وفحم نباتي عند تسخينها في غياب الأكسجين، والتي يمكن استخدام منتجاتها مصادر للطاقة.

مواد البناء

هناك طرق إضافية لإعادة استخدام نفايات الخشب في صناعة مواد البناء، وتحويلها إلى منتجات مفيدة، مثل الألواح الليفية متوسطة الكثافة (MDF)، التي تُصنع من الألياف الخشبية المطحونة والمعالجة بالبخار والضغط، وتستخدم هذه الألواح في صناعة الأثاث والأبواب والجدران.

كما يمكن استخدامها أيضاً لصناعة ألواح الجسيمات المعروفة أيضاً بالألواح الحبيبية، ويتم صنعها من رقائق الخشب المعالجة بالراتنج والضغط، وتُستخدم هذه الألواح في صناعة الأثاث والأرضيات والخزائن.

وهناك أيضاً ألواح الـ(OSB) وهي ألواح مصنّعة من نفايات الخشب، تتألّف من «جدائل» من الخشب يتمّ توثيقها معاً بواسطة غراء صناعي، بحيث يتم ضغط الجدائل معاً، وتستخدم هذه الألواح في مشاريع البناء وأعمال السقف.

وتعمل هذه الألواح أيضاً بوصفها بديلا مستداما للخشب الخام في مشاريع البناء، مما يسهم في حماية البيئة، وتقليل استهلاك الأشجار الحية.

بالإضافة إلى ذلك، يُمكن دمج ألياف الخشب مع الإسمنت لإنشاء مواد بناء خفيفة وقوية، مثل مركبات الخشب والإسمنت، التي تعمل على خفض الاعتماد على الإسمنت التقليدي، وتقليل البصمة البيئية لعمليات البناء.


مقالات ذات صلة

أمير «الحدود الشمالية» يضع حجر الأساس لـ16 مشروعاً تنموياً

الاقتصاد الأمير فيصل بن خالد بن عبد العزيز مستقبلاً وزير المياه والبيئة والزراعة (واس)

أمير «الحدود الشمالية» يضع حجر الأساس لـ16 مشروعاً تنموياً

دشَّن الأمير فيصل بن خالد بن عبد العزيز، أمير منطقة الحدود الشمالية، عدداً من المشروعات التنموية بقيمة تجاوزت 221 مليون دولار.

«الشرق الأوسط» (عرعر)
آسيا رجل يغطي وجهه أثناء ركوبه دراجة وسط الغبار والتلوث في أحمد آباد في الهند (أ.ب)

كلنا تقريباً نتنفس هواءً ملوثاً... إليك ما يمكنك فعله

الهواء الذي نتنفسه في كثير من الأحيان لا يكون نقياً على الإطلاق. فماذا نفعل؟

«الشرق الأوسط» (لندن)
يوميات الشرق تستهدف السعودية زراعة أكثر من 100 مليون شجرة مانجروف (واس)

المانجروف والسواحل السعودية... جهود متواصلة لزراعة 100 مليون شجرة

برزت عدة حملات لزراعة أكثر من 10 آلاف شتلة على سواحل 5 مناطق في السعودية، تزامناً مع اليوم العالمي للأراضي الرطبة، بمشاركة لافتة من قبل المتطوعين.

غازي الحارثي (الرياض)
يوميات الشرق يُصوّر علاقة الإنسان بالطبيعة على أنها عملية متواصلة من إعادة التفاوض (الصور بإذن من الفنان)

أيمن زيداني يُعيد تأهيل علاقة الإنسان بالأرض فنّياً

أعمال أيمن زيداني بحثية قبل اللمسة الفنّية. اعتمادُها جوهري على التقصّي وخَلْط المعلومة الواقعية بالخيال، ليملأ الجانب الخيالي فراغ الواقع غير المُكتَشف بعد.

فاطمة عبد الله (الشارقة)
بيئة رجل يشرب المياه تحت درجات الحرارة المرتفعة في البرازيل (أ.ف.ب)

تحذيرات من دخول العالم «عصراً مناخياً جديداً» من الاحترار

في عام 2024 شهد العالم احتراراً تخطّى 1.5 درجة مئوية، وقد أكدت دراستان نُشرتا الاثنين أن تجاوز هذه العتبة التي حددها «اتفاق باريس للمناخ» وارد على المدى البعيد.

«الشرق الأوسط» (باريس)

هل سيهزم محامو الذكاء الاصطناعي كبريات شركات النفط أمام القضاء؟

هل سيهزم محامو الذكاء الاصطناعي كبريات شركات النفط أمام القضاء؟
TT

هل سيهزم محامو الذكاء الاصطناعي كبريات شركات النفط أمام القضاء؟

هل سيهزم محامو الذكاء الاصطناعي كبريات شركات النفط أمام القضاء؟

لم تكن شركات الوقود الأحفوري لتعترف طواعية بدورها في أزمة المناخ. ولكن بحلول 2020، لجأت بعض المجموعات الناشطة إلى طريقتين لفرض القضية. الأولى، تضمنت الوسائل غير القانونية مثل التخريب وتدمير البنية التحتية لشركات النفط، بينما ركزت الأخرى على الأساليب القانونية والتقاضي لإجبار الحكومات على الامتثال لأهداف الانبعاثات وإجبار الشركات على دفع تعويضات عن الأضرار السابقة، كما كتب روان هوبر (*).

جيوش من المحامين الاصطناعيين أمام محامين من البشر

كانت المشكلة في البداية أن شركات النفط الكبرى نشرت جيوشاً من المحامين لتحدي كل جانب من جوانب القضية المرفوعة ضدها. لم يتمكن معظم المدعين ببساطة من تحمل تكاليف الاستمرار، أو أنهم تورطوا في التقاضي لسنوات.

وجاء الحل عندما تم استخدام الذكاء الاصطناعي لبناء القضايا وملاحقتها. ربما كان لشركات النفط الكبرى تمثيل بشري واسع النطاق، لكن محامي الذكاء الاصطناعي كانوا أكثر عدداً وأسرع، وجمعوا الأدلة بشكل أكثر شمولاً ولم يناموا أبداً. ويمكن نشر هؤلاء المحامين الاصطناعيين نيابة عن الأشخاص الذين لا يستطيعون تحمل تكاليف المحامي، ورفع قضايا تستند إلى جوانب جديدة وغامضة من القانون.

الذكاء الاصطناعي في مجال القانون

بدأ استخدام أداة الذكاء الاصطناعي في القانون بجدية في عام 2023، مع إطلاق الذكاء الاصطناعي القائم على «تشات جي بي تي» المسمى «هارفي» Harvey الذي نما استخدامه من قبل المحامين البشريين بسرعة وساعد في التقاضي من خلال اقتراحات بناء على سوابق واستراتيجيات قانونية.

قضايا المناخ

انقسمت قضايا المناخ إلى ثلاث فئات.

* أولاً: تحدي التضليل، إذ وجد تحقيق أجرته لجنة الرقابة في مجلس النواب الأميركي في عام 2021 أن شركات النفط الكبرى انخرطت في حملات «غسل أخضر» ومعلومات مضللة واسعة النطاق، لكن محاسبة الشركات كانت صعبة.

*ثانياً: اتخاذ إجراءات ضد الحكومات لفشلها في حماية مواطنيها. كانت إحدى القضايا الرئيسية التي أسست سابقة في هذا الصدد عندما نجحت مجموعة أورغيندا Urgenda البيئية في رفع دعوى قضائية ضد الحكومة الهولندية في عام 2015 لإجبارها على اتخاذ إجراءات بشأن تغير المناخ.

* ثالثاً: المسؤولية عن تكلفة الأضرار المناخية. وقد حدث تطور حيوي مع تطور دراسات المناخ. لم يكن من الممكن في السابق رسم خط يربط الانبعاثات من الشركات الفردية بالتأثيرات المالية للاحتباس الحراري العالمي، مثل الفيضانات. وعندما أصبح من الممكن في منتصف عشرينات القرن الحادي والعشرين تحديد التأثير المالي والإنساني لتغير المناخ، أصبح التقاضي ممكناً.

تكلفة الأضرار المناخية

على سبيل المثال، أظهر العمل الذي قام به فريق علاقة الطقس العالمي التابع لفريدريك أوتو أن الفيضانات في باكستان في عام 2022 التي قتلت ما لا يقل عن 1500 شخص وتسببت في أضرار تزيد على 30 مليار دولار أصبحت أسوأ بنسبة 50 إلى 75 في المائة بسبب أزمة المناخ.

وقد فازت دعاوى الذكاء الاصطناعي بتأكيد أهمية هذه القضايا من خلال إظهار أن الشركات لم تستعد لتأثيرات تغير المناخ.

محامو الذكاء الاصطناعي

تم نشر محامي الذكاء الاصطناعي على جميع الخيوط الثلاثة. وقامت نظم الذكاء الاصطناعي بمسح القوانين المحلية في جميع أنحاء العالم لتحديد سبل التقاضي. وكان أحد مصادر الإلهام قضية بدأت في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين في بيرو.

ولذا فكر محامون بشريون في ألمانيا في استخدام «قانون الجوار الألماني»، الذي يسمح بتحدي السلوك المزعج من قبل الجيران في المحكمة. ولأن تغير المناخ يؤثر على الجميع في جميع أنحاء العالم، فإن الأزمة تجعلنا جميعاً جيراناً. وزعم المحامون أن انبعاثات الكربون تندرج تحت قانون الجوار.

تم رفع دعوى قضائية ضد شركة الطاقة الألمانية العملاقة RWE، التي حددها تقرير صادر من مؤسسة «خدمات التخفيف من حدة المناخ» بأنها مسؤولة عن 0.47 في المائة من انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي التاريخية، وطالب المتقاضون بنسبة 0.47 في المائة من تكلفة السد ونظام الصرف المبني لحماية المزارع والقرى من ذوبان الأنهار الجليدية في جبال الأنديز في البيرو.

انطلاقة المحاماة الذكية الاصطناعية

وقد ساعد المحامون غير البشريين في القضايا التي تعثرت في المحاكم. في الولايات المتحدة في بداية عشرينات القرن الحادي والعشرين، تم رفع عشرات الدعاوى القضائية ضد صناعة الوقود الأحفوري.

وبحلول عام 2028، سيصبح محامو الذكاء الاصطناعي قادرين على محاربة مثل هذه التحديات على الفور، وبفضل التدريب على أحدث العلوم والوصول إلى ملايين الوثائق من شركات النفط الكبرى، يمكنهم التغلب على مقاومة الشركات المدججة بالمحامين البشريين.

نجحت دعاوى الذكاء الاصطناعي في منع بناء خطوط الأنابيب والبنية الأساسية الجديدة وفازت بالقضايا من خلال إظهار أن الشركات لم تستعد لتأثيرات تغير المناخ.

بدايات العدالة المناخية

وجدت شركات الطاقة العملاقة نفسها تواجه دعاوى قضائية متعددة في عشرات البلدان. كانت أقسامها القانونية مثقلة. وكما وافقت شركات التبغ الكبرى في النهاية على دفع مليارات الدولارات باعتبارها تعويضات، بحلول ثلاثينات القرن الحادي والعشرين، أُجبرت شركات النفط الكبرى على البدء في الدفع.

ساعدت موجة التقاضي في تسريع الانتقال إلى الطاقة المتجددة، وأجبرت صناعة الوقود الأحفوري على دفع مليارات الدولارات لصناديق تمويل المناخ للبلدان ذات الدخل المنخفض. وبدا أن العدالة المناخية - إعادة توزيع ثروة النفط على البلدان الأكثر تضرراً بتغير المناخ - قد تحققت.

* مجلة «نيو ساينتست»: خدمات «تريبيون ميديا».