Paylaşın


İNOVASYON YEŞİL BİLGİ

Gelecekte şehirlerimizi parlayan malzemeler aydınlatacak

Bazı bisiklet yollarında zaten kullanılan parlayan maddeler gelecekte kaldırımlara, sokaklara ve binalara uygulanarak enerji tasarrufu sağlayabilir ve kentsel ısıyı azaltabilir.

1603 yılı civarında, İtalyan kunduracı ve amatör simyacı Vincenzo Casciarolo, Bologna yakınlarındaki Paderno Dağı'nın eteklerinde bulduğu özellikle yoğun bazı taşları eritmeye çalıştı. Altın, gümüş veya diğer değerli metaller umduğu gibi sonuçlanmadı. Ancak taş soğuduktan sonra, Casciarolo ilginç bir şey keşfetti: Malzemeyi güneş ışığına maruz bırakır ve ardından karanlık bir odaya götürürse taş parlıyordu.

Bu "Bologna Taşı" yapay olarak hazırlanmış, sürekli parlayan ilk maddeydi.

Bunu daha pek çoğu takip edecekti - ve bugün, dekorasyon, acil durum aydınlatması, kaldırım işaretleri ve tıbbi görüntüleme için kalıcı parlayan malzemeler kullanılıyor. Bir gün bize daha serin kalan ve daha az elektrik kullanan parlayan şehirler verebilirler.

Knowable Magazine’in haberine göre, yeni nesil parlayan malzemeler, aksi durumda ısıya dönüşecek olan ışığı yeniden yayarak şehirleri soğutma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, parlayan kaldırımlar, parlayan yol işaretleri ve hatta parlayan binalar bazı sokak aydınlatmalarının yerini alabileceğinden, enerji kullanımını da azaltabilirler.

Halihazırda, Avrupa'daki bazı şehirler parlayan bisiklet yolları inşa etti ve bazı araştırmacılar yol işaretleri için karanlıkta parlayan boya kullanımını inceledi.

Kaliforniya, Berkeley'den çevre fizikçisi Paul Berdahl, “Çevre için daha iyi” diyor. "Teknoloji geliştirilebilirse, daha az enerji kullanabiliriz... Bu, yapmaya değer bir şey."

Baritin mineralinin bir formu olan Bologna Taşı, o zamanlar doğa filozoflarını büyüledi, ancak hiçbir zaman özellikle yararlı olmadı. Ancak 1990'larda kimyagerler, ışığa maruz kaldıktan sonra saatlerce güçlü bir parıltı sağlayan stronsiyum alüminat gibi yeni tür kalıcı fotolüminesan malzemeler geliştirdiler. Bu yeni malzemelerin çoğu mavi veya yeşil bir parıltı verir, ancak birkaçı sarı, kırmızı veya turuncu renkte parlar.

Işığı depolayıp karanlıkta geri veren fotolüminesan malzemeler, bir fotonun enerjisini "yakalayarak" ve ardından bu enerjiyi daha düşük dalga boylu ışık olarak yeniden yayarak çalışır.

Bazen ışık, örneğin bir floresan ampulde olduğu gibi hemen yayılır. Sürekli parlayan malzemeler ise enerjiyi daha uzun süre depolar ve daha yavaş yayar.

Saatlerce güçlü bir şekilde parlayan bu malzemeler, ışıldayan kaldırımlar ve binalar tarafından aydınlatılan “karanlıkta parlayan” şehirler gibi olasılıkları açar. Bina mühendisi Anna Laura Pisello ve meslektaşlarının 2021 Yılı Malzeme Araştırması İncelemesine göre, tüm küresel enerji kullanımının yüzde 19'u aydınlatma (Avrupa'da sadece sokak aydınlatması için yaklaşık yüzde 1,6) olduğundan potansiyel enerji tasarrufu büyüktür.

Yaklaşımla ilgili bir sorun, çoğu parlayan malzemenin gece boyunca parlamamasıdır.

Enerji verimli yapı malzemeleri üzerinde çalışan Perugia Üniversitesi'nden Pisello, daha iyi malzemelerin bu sorunun çözülmesine yardımcı olabileceğini söylüyor. Bu arada, mevcut malzemeler, tekrar kapanmadan önce yol işaretlerini yeniden şarj edecek kadar uzun süre yanan elektrikli aydınlatma ile birleştirilebilir.

Lüminesan boya dış alan aydınlatması sağlayabilir.

Pisello'nun laboratuvarı böyle karanlıkta parlayan bir boya geliştirdi ve 2019 raporunda, bir tren istasyonunun yakınındaki halka açık bir yolu boyarlarsa ne olacağını simüle etti. Bilim insanları, boyanın gece boyunca parlayarak, yakın alanda aydınlatma için gereken enerjiyi yaklaşık yüzde 27 oranında azaltacağını buldu.

Bu, tüm şehirlerin gece boyunca göz kamaştırıcı ve zararlı ışık kirliliğine katkıda bulunduğu endişelerini çağrıştırıyorsa, Pisello bunun olası olmadığını söylüyor. Işıldayan malzemeler muhtemelen yalnızca mevcut aydınlatmanın yerini alacak, ona bir şey katmayacak. Parlayan malzemelerin rengi, özellikle yaban hayatı için zararlı bulunan mavi frekanslardan kaçınmak için seçilebilir.

Işıldayan malzemeler, kentsel ısı adası etkisi olarak bilinen şeyle savaşmaya da yardımcı olabilir.

Çatılar ve kaldırımlar güneşten gelen enerjiyi emer ve ısı olarak yayar, şehirdeki yaz sıcaklıklarını çevredeki kırsal alanlara göre ortalama 7,7 santigrat derece daha yüksek tutar. Yüksek sıcaklıklar potansiyel bir sağlık tehlikesidir ve ayrıca binaları soğutmak için daha fazla enerji kullanılmasına neden olur.

Giderek yaygınlaşan bir çözüm, beyaz boya ve açık renkli asfalt gibi ışığı yansıtan “serin” malzemeler kullanmaktır. Parlayan malzemeler eklemenin daha da yardımcı olabileceği ortaya çıktı.

Lawrence Berkeley Laboratuarı'nda Berdahl ve ekibi, serin kalan renkli kaplamalar yapmak için güneş ışığında parlayan bir malzeme olan sentetik yakut ile deneyler yaptı. Erken bir deneyde, yakut pigmentli bir yüzeyin güneşte özel pigmenti olmayan benzer renkli bir malzemeye göre daha soğuk kaldığını bildirdiler.

Pisello'nun laboratuvarı bir adım daha ileri gitti ve birkaç çeşit parlayan malzemeyi - ışık enerjisini depolayan ve yavaşça yayan - betona ekledi.

Aynı renkteki parlamayan yüzeylerle karşılaştırıldığında, bunların en iyileri güneşli günlerde çevredeki hava sıcaklığını 3,3°C kadar düşürdü.

Çevre ve Kaynakların Yıllık İncelemesinde Kentsel Isı Adası Etkisi adlı makalenin yazarlarından Arizona Eyalet Üniversitesi'nden makine mühendisi Patrick E. Phelan, “[Bir yüzeyi] olabildiğince yansıtıcı yapabilirsiniz. Ama bunun ötesine geçebilir misin? Buradaki fikir, enerjiyi dışarı aktarmanın başka bir yolu olarak kalıcı lüminesans kullanarak belki bunun biraz ötesine geçebileceğinizdir... İlginçtir," diyor

Bilinen 250 ışıldayan malzeme var ve bunların çoğu henüz pratik uygulamalar için incelenmemiştir.

Pisello, daha uzun süre dayanan ve daha fazla renkte daha parlak parlayan boyalar ve kaldırımlar için bir potansiyel olduğunu söylüyor ve “Kısa vadede en iyi ve en kolay çözüm, elimizdekileri iyileştirmektir. Buna, ışığı daha uzun, daha güçlü veya farklı renklerde verecek şekilde ince ayar malzemeleri ve gerçek dünya ortamlarında çalışmaya devam etmelerini sağlamak dahildir” diyor.

Uzun vadede, yeni mühendislik malzemeleri sınıflarının daha da iyi çalışabileceğini ekliyor. Örneğin, "kuantum noktaları" - parıldamak için yapılabilen ve biyolojik görüntülemede zaten kullanılan küçük yarı iletken parçacıklar - veya güneş pillerinde kullanılan ve ışıldama özellikleri için incelenen perovskit malzemelerine dönülebilir.

Kaynak: Knowable Magazine Yazar: Kurt Kleiner

Fotoğraf: unsplash.com Chayut Sritippho 


Yorumunuzu bırakın

Your email address will not be published. Required fields are marked *
Sadece kayıtlı kullanıcılar yorum bırakabilir.

Paylaşın


avatar
Alican Engin

Editor - yesilodak.com