خاص : ترجمة – آية حسين علي :

باتت مكيفات الهواء أمرًا أساسيًا في حياتنا، خاصة في الأيام التي ترتفع فيها درجات الحرارة، لذا أصبح البقاء في مكان به “مُكيف للهواء” متعة كبيرة، إذ تمنح قدرًا مناسبًا من الراحة في الوحدات السكنة، ويمتد استخدام تقنيات التبريد إلى المصانع ومجالات تكنولوجيا المعلومات، كما أنها تعتبر أساسية عند نقل وتخزين البضائع القابلة للتلف مثل الأدوية والأطعمة، ومع ذلك تعتبر كل هذه الأمور رفاهية لدول العالم الأول التي تتبع تقنيات تبريد تسبب تكلفة بيئية عالية، خاصة بسبب التوسع في استخدامها وانتشارها على نحو كبير.

ويقدر عدد “مكيفات الهواء” المثبتة، على مستوى العالم، حتى يومنا هذا بنحو 3.6 مليار جهاز، ومن المتوقع أن يتضاعف هذا العدد 4 مرات خلال 30 عامًا، نظرًا لزيادة أبناء الطبقة المتوسطة في الدول النامية، ويمثل التبريد الإصطناعي للهواء نحو 20% من كمية الطاقة المستخدمة في المباني؛ سواء السكنية منها أو التجارية، وبهذه الطريقة فإن أي تحسن في كفاءة هذه الأجهزة في عملية التبريد يجعلها مفضلة بشكل كبير.

تمثل تقنيات التبريد المنتشرة بشدة مشكلة كبيرة على البيئة؛ نظرًا لاستخدام سوائل ضارة للغاية، ومنذ عقدين من الزمان يُحذر استخدام مركبات “الكلوروفلوروكربون” المعروفة بشكل أكبر باسم، “الفريون”، بسبب تأثيرها المدمر لطبقة “الأوروزن”، ومع ذلك، المركبات المستخدمة حاليًا هي “هيدروكلوروفلوروكربون” و”وهيدروفلوروكربون”، لها قدرة على إمتصاص الحرارة تفوق قدرة “ثاني أكسيد الكربون” بألف مرة.

ومن المتوقع أن تصل نسبة إنبعاثات هذه الغازات في الغلاف الجوي، بحلول عام 2050، إلى نحو 10%، ويستهدف “الاتحاد الأوروبي” القضاء على هذه الإنبعاثات خلال العقد المقبل، ويعتبر هذا الأمر ملحًا، لأن تخفيف آثار التغير المناخي يتطلب تطوير تقنيات أكثر فاعلية تراعي الحفاظ على البيئة بشكل أكبر.

التبريد بتحويل السائل إلى غاز..

تعتمد تقنية التبريد، الأكثر شيوعًا في العالم، على ضغط السوائل وتعريضها لعملية تكثيف وتبخر، وتسمح هذه الطريقة بالتحكم في التبادل الحراري المرتبط بتحويل البخار السائل من خلال عمل ضغط خارجي؛ وهو رد فعل يمتص الحرارة ويطلق البرودة.

وكانت هذه التقنية قد أُكتشفت خلال القرن التاسع عشر، بعد وضع أسس علم “الديناميكا الحرارية”، الذي يعرف باسم، “تروموديناميكا-thermodynamics”، ويكمن نجاحها في الاعتماد على قدرة الحرارة الناتجة عن التبخر، إذ ينتج التبريد وفقها من خلال عملية دورية يتحول فيها السائل إلى غاز من خلال ضغطه كي يتبخر فتنتج البرودة.

عصر البلورات البلاستيكية..

بناء على العيوب التي ذكرناها، يسعى العلماء من أجل التوصل إلى بدائل غير ضارة بالبيئة، وعرض التقرير السنوي لـ”وزارة الطاقة الأميركية”، للعام 2014، عدة خيارات أبرزها طريقتين استهدفتا تجنب استخدام سوائل ضارة والحصول على نتائج أفضل.

ومن خلال طريقة تشبه ضواغط الهواء، تعتمد هذه التقنيات على السيطرة على التبادل الحراري المرتبط بالتحولات في الحالة الصلبة من خلال تطبيق مجال خارجي.

واكتشف الباحثون مؤخرًا مجموعة من المواد تسمى، “بلورات بلاستيكية”، التي توفر في بعض الأحيان حرارة يمكن مقارنتها بقدر الحرارة الذي ينبع من عملية التبخير في الطرق المتبعة حاليًا، وتنتج هذه الطاقة من خلال حدوث تغير في ترتيب الجزيئات نتيجة تعرضها للضغط، أو التعرض لمجال كهربائي أو مغناطيسي، ولأن عملية التحول هذه ينتج عنها تغير هائل في الحجم؛ يمكن السيطرة عليه من خلال الضغط.

تحدي من الدرجة الأولى..

وحتى الآن لا يزال التوصل إلى بديل لضواغط الغاز الحالية تحديًا علميًا وتكنولوجيًا من الدرجة الأولى، لكن الحاجة إلى الحفاظ على البيئة تجبر العلماء على المثابرة والاستمرار في بذل الجهود من أجل تحقيق الهدف، ويمثل اكتشاف ما يعرف بـ”البلورات البلاستيكية”، خطوة مهمة من شأنها تسريع تطور تقنيات التبريد المعتمدة على أساس صلب بدلًا من الغازات المستخدمة حاليًا، ما قد يسهم في تخفيف الشعور بالذنب لدى سكان العالم.