Istraživači sa Gradskog univerziteta u Hong Kongu razvili su dve tehnologije koje bi mogle da imaju značajnu ulogu u održivoj gradnji, energetskoj efikasnosti i proizvodnji čiste energije. Tim koji vodi Lee Duu-Jong, direktor laboratorije i profesor na Katedri za mašinstvo, predstavio je bioinspirisani omotač za zgrade koji može da hladi površine tokom sunčanih perioda i prikuplja energiju iz kiše, kao i unapređeni solarni sistem za proizvodnju vodonika zasnovan na jonima bakra.
Premaz reflektuje više od 95 odsto solarne energije (Foto: City University of Hong Kong)
Ova istraživanja uklapaju se u širi koncept cirkularne bioekonomije, kojim se tradicionalni linearni model zamenjuje zatvorenim sistemima u kojima se resursi ponovo koriste tokom proizvodnje i potrošnje.
Kako navodi profesor Lee Duu-Jong suština takvog pristupa jeste razvoj tehnologija koje omogućavaju stalno kruženje materijala i energije, posebno u gusto izgrađenim urbanim sredinama.
Jedno od najzanimljivijih rešenja za građevinski sektor jeste "BRIDGE skin", premaz za krovove i zidove koji se može nanositi poput boje. Tehnologiju je razvio Zeng Yijun, doktorand na Katedri za mašinstvo, a inspiracija je pronađena u slojevitoj strukturi listova biljke Tillandsia.
Cilj ovog premaza je da fasadni omotač i krovne površine ne budu samo pasivna zaštita objekta, već aktivni elementi koji doprinose uštedi energije i proizvodnji električne energije u različitim vremenskim uslovima.
Tokom sunčanih dana premaz reflektuje više od 95 odsto solarne energije, dok akumuliranu toplotu emituje u vidu infracrvenog zračenja ka svemiru. Na taj način površinska temperatura može biti smanjena i do 9,5 stepeni Celzijusa u odnosu na temperaturu okruženja, što bi moglo da smanji potrebu za radom klima-uređaja i potrošnju električne energije u zgradama.
Kada pada kiša, isti omotač dobija dodatnu funkciju. Udar kapljica vode izaziva električne impulse, a dobijena energija dovoljna je za direktno napajanje manjih LCD ekrana ili bežičnih senzora. To otvara mogućnost primene u pametnim zgradama, gde bi pojedini senzori mogli da rade uz minimalnu ili nikakvu potrebu za spoljnim izvorom napajanja.
Jedan od glavnih izazova kod ovakvih materijala jeste to što ugradnja elektroda i slojeva za prikupljanje energije često narušava sposobnost površine da reflektuje sunčevu svetlost i oslobađa toplotu.
Istraživački tim je ovaj problem rešio slojevitim dizajnom, po uzoru na strukturu biljke Tillandsia. Spoljašnji sloj upravlja kontaktom sa kapljicama vode, ubrzava njihovo kretanje i doprinosi samočišćenju površine, dok unutrašnji slojevi obezbeđuju refleksiju sunčeve energije, disipaciju toplote i skladištenje naelektrisanja.
Praktična prednost ovog rešenja je i u tome što se premaz može nanositi na postojeće objekte, pa je potencijalno pogodan za sanacije i energetske obnove zgrada. Za razliku od krutih uređaja za proizvodnju energije, ovakav materijal mogao bi lakše da se integriše u postojeće krovove i fasade, bez velikih konstrukcionih zahvata.
Drugi važan rezultat istraživača odnosi se na proizvodnju zelenog vodonika. Postdoktorski istraživač dr Mak Chun Hong razvio je zatvoreni sistem koji može da proizvodi vodonik tokom celog dana, uz manji oslonac na skupe i retke metale.
Konvencionalne tehnologije za proizvodnju vodonika često koriste platinu, što otežava njihovu masovnu primenu zbog visoke cene i ograničene dostupnosti ovog materijala.
Istraživači su uspeli da zamene platinu jonima bakra, koji su dostupniji, jeftiniji i cenovno stabilniji. Zahvaljujući tome pokrenuta je efikasna dinamička hemijska reakcija koja može da proizvodi vodonik čak i pod svetlom lampe mobilnog telefona. Sistem koristi jone bakra za stvaranje samoregenerišućeg ciklusa, pa se tokom proizvodnje vodonika istovremeno reciklira sopstveni hemijski otpad.
Ključ ovog procesa je hvatanje privremenog stanja poznatog kao "bakarni hibrid", koje omogućava skladištenje energije pod uticajem svetlosti, ali i nastavak oslobađanja vodonika u mraku. Profesor Lee Duu-Jong uporedio je ovakav sistem sa svojevrsnim hemijskim turbopunjačem, u kome bakar ubrzava reakcije i omogućava kontinuiranu proizvodnju goriva bez emisija ugljenika.
Prema oceni istraživačkog tima, ovakve tehnologije mogle bi da doprinesu stabilnijem snabdevanju čistom energijom u Hong Kongu, naročito u uslovima nestabilnosti globalnog energetskog tržišta. Laboratorija namerava da nastavi razvoj rešenja koja povećavaju cirkularnost resursa u gradovima velike gustine, uz bolje korišćenje arhitektonskih površina.
Profesor Lee Duu-Jong naveo je da će tim nastaviti da radi na prenošenju naučnih rezultata u praktične primene. Kroz saradnju istraživačkog, akademskog i industrijskog sektora, cilj je formiranje industrijskih saveza koji bi koristili istraživačke kapacitete univerziteta za razvoj niskougljeničnih, cirkularnih i pametnih gradova, u skladu sa dugoročnim klimatskim i razvojnim planovima Hong Konga i Kine.
