مقاله ای از حمید رقمی/ “شیمی پایدار” و انستیتو فرانهوفر در نمایشگاه Paint Expo 2024

بسپار/ایران پلیمر

(پستی با 2 عنوان مختلف ولی مرتبط)
1- « شیمی پایدار»‌؛‌ زیرگرو هی جدید از شیمی در مقطع کارشناسی ارشد
2- تازه هایی از انستیتو فرانهوفر در نمایشگاه Paint Expo؛ آوریل2024

 

شیمی پایدار؛‌ زیرگرو هی جدید از شیمی در مقطع کارشناسی ارشد

یک رشته تحصیلی (بین المللی) جدید در مقطع کارشناسی ارشد با عنوان “شیمی پایدار” Nachhaltige Chemie (Sustainable Chemistry) به زودی آغاز به کار می کند. آموزش و کسب تخصص و تجربه را دانشجویان می توانند در این رشته در مقطع کارشناسی ارشد تحت عنوان ” شیمی پایدار” برای اولین بار در ترم زمستان 2024/2025 در دانشگاه گیسِن ( آلمان)- دانشگاه یوستوس- لیبیگ- ( Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU شروع کنند. پذیرش و نام نویسی برای شرکت در این رشته از اول ژوئن 2024 اعلام گردیده است.

سوال:
چگونه می توان فرآیندها، محصولات و روش های شیمیایی را طوری طراحی کرد که تا در حد امکان “پایدار” باشند؟
دانشجویان این رشته که فارغ التحصیلان مقطع لیسانس( اعم از آلمانی و بین المللی) در رشته شیمی و رشته های مرتبط هستند، در مقطع کارشناسی ارشد در “زیرگروه” جدیدی از شیمی – با عنوان “شیمی پایدار”- خواهند توانست، با جنبه های اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی از جمله مصرف بهینه منابع و انرژی، حفاظت از آب و هوا، بهداشت و ایمنی در توسعه و کاربرد محصولات و فرآیندهای شیمیایی را بیاموزند.
به گفته پروفسور دکتر توم ویلکه (Prof. Dr. Tom Wilke ) رئیس دانشکده 08 – زیست شناسی و شیمی دانشگاه گیسِن،”برای یک توسعه پایدار( جهانی )شیمی بسیار ضروری تشخیص داده می شود و ما به متخصصانی نیاز داریم که تخصص لازم در شیمی را دارا بوده و با معیارهای ” پایداری*” نیز آشنا باشند”.

* “پایداری” در اینجا به معنی Nachhaltig , Sustainable است
در این دوره جدید که در چهار ترم و به زبان انگلیسی تدریس می شود. علاوه بر مقدمه ای بر اصول «پایداری»، در سَرفصلِ دروس سال اول تحصیلی، موضوعاتی مانند شیمی آلی پایدار، فناوری های انرژی پایدار و اقتصاد چرخشی * (Circular Economy ) برای فرآیندهای شیمیایی، آموزس داده می شود. در این آموزش ها که توسط کارشناسان (مشهور) بین المللی از دانشگاه گیسِن (Justus-Liebig-Universität )در زمینه های مختلف شیمی پایدار ارایه می گردد، تمرکز بر توسعه مهارت های نرم (مهم) (Soft skills ) مانند مدیریت نوآوری نیز دردستور کار است”
* اقتصاد چرخشی یا اقتصاد دورانی( Circular Economy ) یک نظام اقتصادی است که هدف آن کمینه کردن پسماندها و بیشترین استفاده از منابع است. این رویکرد بازسازی کننده در مقابل رویکرد سنتی اقتصاد خطی قرار می‌گیرد که در آن مدل، تولید به صورت« دریافت مواد اولیه، تولید و دور انداختن» است. در رویکرد« چرخشی» ولی مصرف منابع ورودی، پسماندهای خروجی و هدررفت انرژی با بستن یا کوچک کردن حلقه‌های مواد و انرژی، از طریق طراحی، نگهداری، تعمیر، استفاده مجدد، بازتولید و بازیافت کاهش می یابد. ( از ویکی پدیا فارسی)
از سال دوم تحصیل به بعد، دانشجویان درگروههای کاری که تشکیل می شود، در آزمایشگاه های مدرن گروه شیمی یک پروژه (تحقیقاتی)آزمایشگاهی در شیمی پایدار را تکمیل خواهند کرد. این پروژه های کاری، موضوعاتی پیشرفته در شیمی معدنی، آلی و شیمی- فیزیکی مانند سنتز و کاتالیز بدون فلزات سنگین، فتوشیمی و الکتروشیمی را دربر می گیرد. همچنین در یک کار مشترک بین دانشگاهی با دانشگاه های « Padua» (ایتالیا)؛ « Ljubljana » (اسلونی) و « Zagreb » (کرواتی)درموضوعاتی مانند”DigiChem– Creating a Digital Study Environment for Sustainable Chemistry ” امکان تبادل بین المللی دانش و دست آوردها، فراهم گردیده است.

دانش آموخته های رشته « شیمی پایدار»
فارغ التحصیلان رشته جدید« شیمی پایدار» (Sustainable Chemistry ) به طیف گسترده ای از فرصت های شغلی در صنعت، علم و خدمات عمومی دسترسی خواهند داشت. آنها با تخصص خود می توانند نه تنها درتحقیقات شیمیایی و مرتبط، بلکه در سازمان های زیست محیطی، آموزشی، فرهنگی، اقتصادی، سیاسی و… که در توسعه و ارزیابی فرآیندها در زمینه پایداری فعالیت می کنند. مشغول به کار شوند. به گفته پروفسور هِرمان آ واگنر (Hermann A. Wegner ) از انستیتو شیمی آلی دانشگاه « یُوستوس لیبیگ » (JLU ) ” تحصیلات و کسب تخصص در« شیمی پایدار» برای فارغ الحتصیلان این رشته، فرصت های شغلی متعدد و متنوعی را با توجه به جهت گیری بین المللی این رشته، قابل دسترسی کرده و این امکان را برایشان فراهم می آورد که تأثیر مثبتی بر محیط و جامعه داشته باشند.”

قابل توجه:
دانشگاه صنعتی لُو بِک (Tenischhe Hochschule Lübeck ) نیز ثبت نام در رشته ” شیمی پایدار” را آغاز کرده است.
منابع :
Nachrichten-Informationsdinst Wissenschaft (idw)
nachrichten.idw-online.de
chemie.de – Das Chemie Fachportal vom Labor bis zum Prozess
Tenischhe Hochschule Lübeck

*****************************************************

تازه هایی از انستیتو فرانهوفر در نمایشگاه Paint Expo؛ آوریل2024
(Paint Expo – World’s leading trade fair for industrial painting technology )
(Fraunhofer Institute for Production Technology and Automation IPA)

نمایشگاه بین المللی PaintExpo که بصورت دوسالانه درکارلسروه ( آلمان) برگزار می شود، ویترینی است برای نوآوری ها، تکنولوژی های جدید و گرایش ها (trends) در موضوع « رنگ آمیزی »
در این نمایشگاه که محصولات و خدمات مرتبط با فناوری های رنگ‌آمیزی صنعتی ارائه می‌شود. از طیف وسیع و متنوعی ازدستگاه های رنگ پاش گرفته تا، انواع پیستوله های اسپری رنگ، تا لوازم جانبی و مواد مصرفی تا فناوری های اتوماسیون و… همه در معرض دید بازدید کنندگان قرار گرفته و اطلاعات لازم و مورد نیاز آن ها مانند چگونگی کاربرد و همچنین امتیازات نسبت به روش ها و دستگاههای قدیمی تر، ارایه می گردد. بازدید کنندگان این نمایشگاه عمدتاً دست اندرکاران شرکت های حرفه ای آماده سازی سطوح، اِعمال کننده رنگ، شرکت ها و گروههای تخصصی پوشش دهی قراردادی و نقاشی های داخل ساختمان از سراسر دنیا هستند که مشاهده تازه ها برایشان بسیار جذاب و آموزنده بوده و معمولاً ” با دست پر” به محل کسب و کارهای خود برمی گردند.
در اینجا و پس از مقدمه ای کوتاه، به آنچه که انستیتو« فرانهوفر» (Fraunhofer Institute )- یکی از غرفه گذاران مهم در این نمایشگاه عرضه کرد (بطور مختصر) پرداخته می شود.
( انستیتو فرانهوفر برای فناوری تولید و اتوماسیون IPA )
(Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA)
انستیتو فرانهوفر در نمایشگاه Paint Expo در سال 2024
در پوستر اصلی این موسسه ( تصویر بالا) اشاره به موضوعات زیر گردیده است :
1- سمت چپ، بالا و پائین : چگونه یک خرچنگ به ” پایداری” کمک می کند؟
( پایدار از طریق مواد بیو)
2- وسط، بالا و پائین : ارتباط (یک) پهپاد با اتوماسیون چیست؟
(کارآمد از طریق اتوماسیون)
3- سمت راست، بالا و پائین : چه چیزی می توانیم از خفاش در مورد دیجیتالی شدن بیاموزیم؟
(فرآیندهای ایمن از طریق شبیه سازی)
فرانهوفر با سه سخنرانی (اصلی) با موضوعات زیر در این نمایشگاه حضور داشت .
1- “پایداری” (Nachhaltigkeit, sustainability )
2- “دیجیتالی شدن ” (digitalization )
3- ” اتوماسیون” (automation )
( ساخت رنگ با استفاده از پسماند های مواد خوراکی؛ محافظت اجزاء چرخنده توربین های بادی در مقابل یخ زدن به وسیله پهبادها و آزمون های کیفی (همزمان با اعِمال ) با شبیه سازی از یک ویژگی مهمِ خفاش ها)
تمرکز موسسه فرانهوفر در نمایشگاه روی « توسعه پایدار و صرفه جویی در منابع » بود.
1- “پایداری” (Nachhaltigkeit, sustainability )
((توسعه پایدار (Nachhaltige Entwicklung ,Sustainable Development ))
محققان موسسه فرانهوفر به تازگی موفق به تولید رنگدانه هایی از ضایعات مواد غذایی شده اند. خرچنگ ها( و میگو ها )مواد اولیه این محصولات را تامین می کنند. از پوسته کیتینِ *(Chitin) آسیاب شده می توان به مقدار زیاد کیتوزان *(Chitosan ) استخراج کرد. سطح خارجی ذرات پودرکیتوزان ترکیبات مقاومی با مواد رنگ دهنده مختلف هستند که می‌توان از آن ها در ساخت رنگ‌ها استفاده کرد. به گفته فولکر وِگمان (Volker Wegmann) از موسسه فرانهوفر”تکنولوژی رنگ و رنگ آمیزی یک صنعت انرژی بر و منابع فشرده است و لذا کارآمدتر شدن (منابع) در این صنعت بسیارمهم است. استفاده از مواد خام زیست پایه، مانند رنگدانه های (جدید) می تواند در این راستا بسیار کمک کننده باشد ”
**کیتین ترکیبی ست متشکل از زنجیره های گلوکزی و غیر قابل حل در آب، شبیه سلولز است با این تفاوت که در ترکیب کیتین آمینو اسیدها نیز شرکت دارند. کیتین از آن جهت جالب است که علاوه بر گیاهان در پوشش خارجی حشرات، میگوها و خرچنگ ها نیز وجود دارد. این ماده سازنده اصلی دیواره سلولی قارچ‌ها، اسکلت خارجی بندپایانی چون خرچنگ‌ها و میگو و بسیاری حشرات می باشدکیتوسان (Chitosan) مشتقی از گلوکان با واحدهای تکرار شونده کیتین است ، کیتوسان تجاری از اسکلت خارجی بندپایانی مانند خرچنگ ها ومیگو استخراج می‌شود. ( از ویکی پدیا فارسی)
به حداقل رساندن ضایعات
به گفته فولکر وِگمان (Volker Wegmann ) “موضوع تعیین کننده بعدی این است که ضایعات در رنگ آمیزی و پوشش دهی حتی المکان کاهش داده شوند. یک گام مهم در این مسیر”تکنولوژی اتوماسیون” است، که تاکنون بهره لازم از آن برده نشده است، شاید هم به این دلیل که برنامه نویسی برای آیتم ها و سری های کوچک نیاز به تلاش بسیار زیاد دارد” وی همچنین اضافه می کند که ” مطالعات در IPA نشان داده است که برنامه‌نویسی برای ربات‌های رنگ پاش را می‌توان با استفاده از شبیه‌سازی ها تسریع و ساده‌(تر)کرد. به عنوان مثال هرگاه کل فرآیند رنگ آمیزی در ابتدا مدل‌سازی و بهینه‌سازی شده باشد. در این صورت می‌توان از رنگ آمیزی های آزمایشی زمانبر چشم پوشی و در مصرف « بیهوده » منابع نیز صرفه جویی کرد. همچنین می‌توان از طریق تکنیک‌های جدیدِ رنگ‌آمیزی، ضایعات را به میزان قابل ملاحظه کاهش داد. در روش های متداول فعلی که رنگ ها بیشتر اسپری می‌شوند، مقداری از ذراتِ( غبار) رنگ اسپری شده روی سطوحی به غیر از « زیرآیند های مورد نظر» می نشنید و به همین علت، منابعی بوده اند که ضایع شده اند.
یک روش جایگزین برای اِعمال رنگ
یک روش جایگزین برای اِعمال رنگ، تکنیک drop-on-demand از نوع توسعه یافته در موسسه IPA است که در آن رنگ به صورت قطره ای روی سطوحی که( باید) اِعمال می شود و سطوحی که نباید رنگ آمیزی شوند، رنگ نمی شوند. در این برنامه قطره ای هم صرفه جویی در مواد می شود و هم اینکه کار تمیز کردنِ ( وقت گیر) سطوحی که نمی بایست رنگ شوند ولی رنگ شده اند، منتفی می گردد. لازم به اشاره است که برای به ثمر رسیدن و اُپتیموم سازی این فناوری جدید سال‌ها زمان، کار و تلاش صرف شده است. از جمله این تلاش های انجام شده می توان به تنظیم پارامترهای مختلف در برنامه قطره و رنگ‌های مدل در این پروژه ” رنگ آمیزی دیجیتالی” (Digital Painting ) اشاره کرد که برای پیشبرد آن شبیه‌سازی های متعددی آزمایش شدند.
2- استفاده از داده های دیجیتال (Use of digital data )
به گفته (تیم) تریدجه (Tiedje ) از انستیتو فرانهوفر، “موارد متعدد ومتنوع زیادی برای استفاده از داده‌های دیجیتال مطالعه، بررسی و بهینه‌سازی شدند. این داده ها در و از کارگاه های رنگ آمیزی جمع آوری گردیدند که معمولا استفاده نمی شدند. حسگرهای جدید و نوآورانه، شبیه سازی ها و هوش مصنوعی، راه حل های کارآمد جدیدی را امکان پذیر کرد. نمونه‌ای از استفاده کارآمد از داده‌ها های موجود، ( دستگاه) رئومتر(ی) است که به صورت دیجیتالی پیشرفت لایه‌های رنگ را هنگام سخت شدن ثبت می‌کند. این دستگاه بر اساس یک اصل مشابه با توانایی خفاش ها کار می کند، بدیت ترتیب که تماس های اولتراسونیک کوتاه با فرکانس های مختلف را ارسال می کند که بسته به نوع و کیفیت سطحی که با آن برخورد می کند، منعکس می شود. در رئومتر جدید نیز از فرکانس‌های مختلفی برای آگاهی از ویژگی ها و شرایط سخت شدنِ رنگ اِعمال شده استفاده می‌شود. این پارامترها به کمک صفحه‌ای با سوراخ‌ های ریز که روی لایه‌ رنگ حرکت می‌کند. مشخص می شوند. حال و از آنجایی که در رنگِ در طول سخت شدن، ویسکوزیته کاهش می یابد، ارتعاش صفحه متحرک نیز همزمان کاهش یافته و در نتیجه نیروی مورد نیاز برای حرکت دادن آن افزایش می یابد. با اندازه گیری این تغییرات(ارتعاش)، یک نرم افزار برنامه ریزی شده( کامپیوتری) می تواند اطلاعات مفیدی از ظاهر و کیفیت سطح رنگ شده را در اختیار قرار دهد، این اطلاعات که بدون آزمون‌های متعدد، زمانبر و نسبتاً پرهزینه سعی و خطا (Trial and Error ) حاصل می شوند، وضعیت سطح پو شش داده شده را بطور نسبتاً دقیق مشخص می کند”.
3- پهباد ها توربین های بادی را از یخ زدن محافظت می کنند.
در یک پروژه تحقیقاتی دیگر، مهندسان موسسه فرانهوفر توانستند با استفاده از پهبادها از روتورهای توربین بادی با یک لایه پوشش مناسب در برابر یخ زدگی محافظت کنند، پیش از این، هلیکوپترها بیشتر فعال بودند و پرّه ها ی روتور ها را با یک محصول یخ زدا اسپری می کردند تا از تشکیل لایه های یخ در زمستان، که اغلب منجر به عدم تعادل و سایش می گردید. پهبادها جایگزین مناسب و مقرون به صرفه هلیکوپترها در اینجا هستند. اما برای اینکه بتوان از آن ها استفاده کرد، باید یک دستگاه اسپری ساخته می شد که حتی در بادهای شدید بسیار دقیق عمل می کرد. این دستگاه پاشش می بایست الزاماً کم وزن باشد و همچنین پهپادهایی نیز مورد نیاز بودند که ظرفیت حمل بار لازم را داشته باشند و با دقت بالا قابل کنترل باشند.
تیم Tiedje پارامترهای فنی مانند فشار مورد نیاز، اپتمیزاسیون کارآمد و اندازه بهینه قطرات را با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک سیالات تعیین کردند.

منبع اصلی :
BESSER LACKIEREN – Das Netzwerk für industrielles Lackieren

Startseite

(unternehmensmeldungen/von-krebsen-drohnen-und-fledermaeusen )

 

وبلاگ علوم و تكنولوژي رنگ