تمكن فريق من الباحثين في جامعة ETH زيورخ من تطوير مادة جديدة تمتص الرطوبة بشكل طبيعي. وإذا تم استخدام هذه المكونات في الجدران والأسقف، فإنها تساعد في تقليل الرطوبة داخل الأماكن المغلقة.

المواد المبتكرة للحد من الرطوبة

في الأماكن الداخلية المكتظة، يمكن أن ترتفع الرطوبة بسرعة، مما يجعل الهواء يشعر بالضيق وغير مريح، بينما تعمل أنظمة التهوية التقليدية على مكافحة هذه المشكلة، إلا أنها تستهلك الطاقة ولها تأثيرات بيئية سلبية.

في هذا السياق، ابتكر الباحثون في ETH زيورخ الألواح الجدارية والأسقف المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي تمتص الرطوبة وتخزنها بشكل طبيعي، هذه التقنية تستخدم مادة هيدروسكوبية تمتص الرطوبة الزائدة مؤقتا من الهواء، بعد ذلك يتم إطلاق هذه الرطوبة بشكل تدريجي عندما يتم تهوية الغرفة، مما يقلل من الحاجة إلى إزالة الرطوبة الميكانيكية المستمرة.

تصميم الألواح الجدارية المطبوعة

يستند هذا المادة المبتكرة إلى مخلفات الرخام المجروش كمكون رئيسي، لتحويل هذه المخلفات إلى مكونات بناء قابلة للاستخدام، تم استخدام مادة رابطة من الجيوبوليمر، المصنوعة من الميتاكاولين وحل قلوي، لربط مسحوق الرخام معا، مما يخلق مادة صلبة ودائمة.

نجح الفريق البحثي في إنتاج نموذج أولي لمكونات جدارية وسقف مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد، بمقاس 20×20 سم وسمك 4 سم، تم استخدام تقنية الطباعة بنفث المواد لربط مسحوق الرخام مع الحل الجيوبوليمري بطريقة طبقات.

أثر بيئي أقل

لتقييم فعالية المكونات الهيدروسكوبية، تم إجراء محاكاة في غرفة قراءة افتراضية في مدينة بورتو بالبرتغال، تم محاكاة غرفة يستخدمها 15 شخصا، وكانت جدرانها وسقفها مغطاة بالكامل بالمادة الماصة للرطوبة.

هدف المحاكاة كان تحديد كيفية تغير مستويات الرطوبة في الغرفة طوال العام ومدى تجاوزها للحدود المريحة (40-60% من الرطوبة النسبية)، بناءً على هذه النتائج، تم حساب "مؤشر عدم الراحة" الذي يقيس فقدان الراحة بسبب الرطوبة الزائدة.

أدى استخدام المكونات الهيدروسكوبية إلى تقليل مؤشر عدم الراحة بنسبة 75% مقارنة بالجدران المدهونة تقليديا كما أن زيادة سمك المكونات من 4 سم إلى 5 سم أدت إلى تحسين الأداء وتقليل المؤشر بنسبة 85%.

إمكانية تصغير الأثر البيئي

أظهرت الدراسة أيضا أن المكونات المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد لها تأثير بيئي أقل مقارنة بأنظمة التهوية التقليدية المستخدمة في إزالة الرطوبة. على مدار عمر افتراضي قدره 30 عاما، من المتوقع أن تولد هذه المكونات انبعاثات غازات دفيئة أقل بشكل ملحوظ.

تعد هذه التجربة دليلاً على إمكانيات هذه التقنية التي يمكن تحسينها بشكل أكبر، وتطويرها لتصنيعها على نطاق صناعي واسع. في سياق هدف سويسرا للوصول إلى انبعاثات صفرية بحلول عام 2050، فإن هذا الابتكار يساهم بشكل كبير في بناء مبانٍ تقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة خلال دورة حياتها.

الفوائد المزدوجة لتقنيات البناء الحديثة

في المستقبل القريب، يمكن للمهندسين المعماريين تقليل الحاجة إلى أنظمة التهوية الميكانيكية المرهقة للطاقة بشكل كبير عن طريق دمج هذه الأغطية في تصاميم المباني، مما يحسن راحة الأفراد داخل المساحات المغلقة ويوفر فوائد بيئية متعددة.