ارزیابی چرخه زندگی چوب شفاف در صنعت ساختمان - ساختمان سبز ایرانیان

  • Home
  • ارزیابی چرخه زندگی چوب شفاف در صنعت ساختمان

نکات برجسته

  • •ارزیابی چرخه زندگی چوب شفاف انجام می شود
  • •روش اصلاح لیگنین برای تولید چوب سفید شده سبزترین بود
  • •نفوذ اپوکسی کمترین آسیب زیست محیطی بود
  • •اثرات زیست محیطی با افزایش کسر حجمی سلولز کاهش یافت
  • •چوب شفاف تاثیر محیطی کمتری نسبت به مواد سنتی دارد

چکیده

چوب شفاف تولید شده از منابع تجدیدپذیر یک جایگزین پایدار برای پلیمرهای مبتنی بر نفت معمولی برای کاربردهای بالقوه صنعت ساختمان مانند سازه‌های پشت بام، پنجره‌ها و تزئینات ارائه می‌دهد. در اینجا، ما یک ارزیابی چرخه زندگی از گهواره تا گور (LCA) را برای توصیف و کمیت ردپای محیطی از نظر گرم شدن کره زمین، اسیدی شدن، سرطان، غیر سرطانی، آلودگی هوا، اوتروفیکاسیون، سمیت زیست محیطی، مه دود، کاهش منابع طبیعی، تغییر زیستگاه انجام دادیم. ، جذب آب و تخریب لایه ازن از فرآیندهای تولید و دفع چوب شفاف. نتایج LCA نشان داد که سازگارترین چوب شفاف با محیط زیست با استفاده از روش سفیدکننده لیگنین اصلاح شده، نفوذ اپوکسی و افزایش حجم سلولز تا 65 درصد تولید می شود. در آن شرایط پردازش، تأثیر گرمایش جهانی به ترتیب 57، 57 درصد و 13 درصد کمتر از پلی متیل متاکریلات شفاف ، پلی کربنات و پلی اتیلن ترفتالات بود . این یافته‌ها نشان می‌دهد که چوب شفاف فرصت‌های خوبی را برای جایگزینی مواد مبتنی بر نفت شفاف معمولی فراهم می‌کند، در نتیجه گرمایش جهانی، از بین رفتن تنوع زیستی و خدمات اکوسیستم را برای برآورده کردن سلامت سیاره تحت اهداف توسعه پایدار سازمان ملل کاهش می‌دهد.

مقدمه

حجم زیادی از تقاضای انرژی و افزایش مصرف منابع فسیلی منجر به بحران انرژی و نگرانی های زیست محیطی شده است [1]. به طور خاص، مصرف انرژی در بخش ساختمان، که شامل روشنایی، سرمایش، گرمایش و سایر جنبه‌های مرتبط است، قابل توجه است زیرا حدود 40 درصد از مصرف انرژی در سراسر جهان را به خود اختصاص می‌دهد [2]، [3]. علاوه بر این، تولید مصالح ساختمانی منجر به انتشار قابل توجهی از گازهای گلخانه ای می شود که به طور مستقیم به تغییرات آب و هوا کمک می کند [4]. علاوه بر این، محصولات پلاستیکی شفاف به دلیل ماهیت سبک وزن، استحکام مکانیکی استثنایی، قیمت رقابتی، نور روز موثر و قابلیت های مدیریت حرارتی، سهم بازار فزاینده ای را در صنعت شیشه برای کاربردهای ساختمانی به دست می آورند [5]، [6]. به عنوان مثال، مواد پلی متیل متاکریلات (PMMA) برای سقف های سایه روشن [7]، پانل های پلی کربنات (PC) برای سقف ها، پارتیشن ها یا پنجره ها [6] و فیلم های پلی اتیلن ترفتالات (PET) برای پنجره های شفاف استفاده می شوند [8] ]. با این حال، این پلیمرهای غیرقابل تجزیه به منابع سوخت فسیلی وابسته هستند و پس از خدمات خود ماندگاری طولانی‌مدتی از خود نشان می‌دهند و در نتیجه یک تهدید زیست‌محیطی مداوم را ایجاد می‌کنند [9]. بنابراین، اکتشاف برای مصالح ساختمانی مقرون‌به‌صرفه، سازگار با محیط‌زیست و تجدیدپذیر برای برآوردن نیازهای پایدار بسیار مهم است. چوب، یک ماده طبیعی و پایدار با مزایای ساختاری استثنایی، به عنوان یک جزء ساختمانی مهم برای سازه های باربر در طول هزاره ها استفاده شده است [10]، [11]. یک روند نوظهور در تولید مصالح ساختمانی مبتنی بر چوب، توسعه نوآورانه کامپوزیت های چوب شفاف است که دارای مزایای متعددی مانند هزینه کم، عبور نور عالی، استحکام مکانیکی ایده آل و رسانایی حرارتی کم است [12]. کامپوزیت های چوب شفاف به عنوان عناصر مهندسی بالقوه (به عنوان مثال برای سازه های پشت بام، پنجره ها و تزئینات) در ساختمان های سازگار با محیط زیست به دلیل مزایای یکپارچه آنها و تمایل به کاهش اتکا به پلیمرهای مصنوعی شفاف معمولی شناخته شده اند [13].
ساخت چوب شفاف شامل دو مرحله است، یعنی حذف لیگنین جاذب نور یا اصلاح کروموفورها روی لیگنین، و آغشته کردن پلیمر با شاخص [14]. روش‌های سفیدکننده متعددی به‌طور گسترده برای لایه‌برداری یا اصلاح لیگنین استفاده می‌شوند، از جمله روش محلول کلریت سدیم اسید (روش NaClO2 ) [15]، محلول هیدروکسید سدیم (NaOH)/سولفیت سدیم (Na2SO3 ) / محلول پراکسید هیدروژن (H2O2 ) . روش ( روش NaOH/Na 2 SO 3 / H 2 O 2 ) [16]، روش جداسازی بخار اصلاح شده با پراکسید هیدروژن ( روش اصلاح شده با بخار H2O2 ) [17]، و روش اصلاح لیگنین با استفاده از محلول اصلاح لیگنین شامل H2O2 ، سیلیکات سدیم ، سولفات منیزیم ( MgSO4 ) ، NaOH و دی اتیل آلل تریامین پنتا استیک اسید (DTPA) [18]. علاوه بر این، بررسی ادبیات نشان داد که PMMA [19]، اپوکسی [13] و پلی وینیل الکل (PVA) [20] که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفتند به عنوان پلیمرهای همسان شاخص برای نفوذ به چوب سفید شده استفاده شدند. چوب شفاف به دلیل ویژگی های قابل توجه و کاربردهای جذاب، چشم اندازهای جدیدی را برای مواد پایدار ارائه می دهد. با این حال، فرآیند حذف لیگنین یا اصلاح لیگنین و همچنین اشباع پلیمری نسبتاً شیمیایی و انرژی بر بود که به طور بالقوه می تواند بارهای محیطی را تحمیل کند [21]. در نتیجه، در نظر گرفتن اثرات زیست محیطی فرآیند تولید برای ارزیابی پایداری چوب شفاف ضروری است.
ارزیابی چرخه عمر (LCA) یک روش به طور گسترده شناخته شده برای ارزیابی اثرات زیست محیطی محصولات، فرآیندها یا خدمات است [22]. LCA بررسی جامع تأثیرات مختلف محیطی، از جمله تغییرات آب و هوا، اتروفیکاسیون، ازن تروپوسفر، اسیدی شدن، استرس سمی بر اکوسیستم ها و سلامت انسان (HH) را تسهیل می کند [23]. اخیراً مطالعات بسیاری با استفاده از LCA برای ارزیابی اثرات زیست محیطی مواد مبتنی بر چوب انجام شده است. به عنوان مثال، شیا و همکاران. (2019) [24] یک روش تولید تمیز برای مواد چوبی با کارایی بالا ایجاد کرد و تأیید کرد که این مواد چوبی به ترتیب 1.72-667.06 و 7.34-636.21 برابر در مقایسه با آلیاژ فولاد و آلیاژ آلومینیوم کاهش می‌یابند. مواد توسط LCA. علاوه بر این، گروه Hu [25] یک LCA را برای تضاد اثرات زیست محیطی چوب قالب گیری سه بعدی و آلیاژ Al انجام دادند، که نشان داد که چوب قالب گیری سه بعدی کاهش قابل توجهی از 59٪ تا 99٪ در تمام دسته های اثرات زیست محیطی در مقایسه با Al نشان داد. آلیاژ. این یافته ها نشان می دهد که تغییر از مواد تجدید ناپذیر به مواد مبتنی بر چوب منجر به اثرات زیست محیطی کمتری می شود، همچنین ارزیابی های LCA ممکن است به تقویت تولید مواد پایدار کمک کند.
با الهام از این مطالعات قبلی در مورد LCA مواد مبتنی بر چوب، ارزیابی اثرات زیست محیطی مرتبط با تولید چوب شفاف توسط LCA امکان پذیر است [26]. در این مطالعه، فناوری های مختلف برای ساخت چوب شفاف با دیدگاه زیست محیطی توسط LCA مورد ارزیابی قرار گرفت. هدف اصلی تحقیق حاضر تخمین اثرات زیست‌محیطی تکنولوژی‌های به‌طور گسترده‌ای پذیرفته شده لایه‌برداری یا اصلاح لیگنین و نفوذ، و همچنین نسبت قالب‌های چوب برای تولید چوب شفاف است. این به ایجاد استراتژی عالی برای تولید چوب شفاف با حداقل بار محیطی کمک می کند. علاوه بر این، PMMA، PC و PET به طور سنتی شفاف در صنعت ساخت‌وساز توجه فزاینده‌ای را به خود جلب می‌کنند. با این وجود، این پلیمرها غیرقابل تجزیه زیستی هستند و به شدت به منابع سوخت فسیلی وابسته هستند. با این حال، برای کاربردهای ساختمانی، چوب شفاف مشتق شده از منابع تجدیدپذیر این پتانسیل را دارد که به عنوان یک جایگزین مناسب برای PMMA، PC و PET عمل کند. بنابراین، یک LCA مقایسه ای از گهواره تا گور برای ارزیابی احتمالات مواد چوبی شفاف به عنوان جایگزینی برای این مواد شفاف سنتی انجام شد. این مطالعه ممکن است تا حد زیادی به افزایش قابلیت تجاری چوب شفاف به عنوان جایگزینی برای مواد شفاف سنتی کمک کند.

قطعات بخش

شرح فن آوری های تولید چوب شفاف

به دلیل جذب و پراکندگی شدید نور، چوب طبیعی در محدوده طیف مرئی شفاف نیست [27]. برای شفاف سازی چوب، هم جذب و هم پراکندگی باید حذف شود. همانطور که در شکل 1a نشان داده شده است، فناوری های تولیدی گزارش شده فعلی عمدتاً مبتنی بر عملیات سفید کردن گونه های چوب طبیعی (مانند بالسا، چوب باس، چوب توس، صنوبر و غیره) و به دنبال آن نفوذ پلیمرهایی با ضریب شکست منطبق با قالب چوب است. 28]. پس از سفید کردن،

تجزیه و تحلیل مقایسه ای روش های مختلف سفید کننده برای ساخت چوب سفید شده

شکل 4 (am) نتایج مشخص‌سازی اثرات زیست‌محیطی تولید چوب سفید شده را با استفاده از روش NaClO2 ، روش NaOH/ Na2SO3 / H2O2 ، روش اصلاح لیگنین، و روش اصلاح شده با بخار H2O2 نشان می‌دهد . ، به طور جداگانه روش NaOH / Na 2 SO 3 / H 2 O 2 بالاترین تأثیر زیست محیطی را نشان می دهد، همانطور که توسط مقادیر بسیار بالای آن در همه دسته ها مشهود است. برعکس، روش اصلاح لیگنین به دلیل مقادیر کم تاثیر در اکثر دسته ها، حداقل اثرات زیست محیطی را ایجاد می کند.

نتیجه گیری

این کار اثرات زیست محیطی تولید و دفع چوب شفاف را با روش LCA ارزیابی کرد. یافته‌ها نشان داد که پایدارترین تکنیک‌ها برای تولید چوب شفاف شامل روش سفید کردن اصلاح لیگنین، نفوذ پلیمر اپوکسی و افزایش حجم سلولز تا 65 درصد است. به طور خاص، روش بلیچینگ اصلاح لیگنین 54 درصد، 81 درصد و 66 درصد اثرات زیست محیطی کمتری نسبت به روش NaClO2 ، روش NaOH / Na2SO3 / H2O2 و H2 به دست آورد .

منابع (54)

Leave A Comment