الجرافين: ركيزة أساسية لبناء مستقبل مستدام

15 يوليه 2021
Clean Energy, Projects
يوصف الجرافين بأنه مادة عجيبة. وهو عبارة عن طبقة من الكربون، سماكتها بمقدار ذرّة واحدة فقط، وتوازي قوّتها 200 مرّة قوّة الفولاذ.  وهي مادة شفافة، ومرنة، وموصّل عالٍ للحرارة والكهرباء، كما أنّها قادرة على إحداث ثورة في صناعات عدة وكامل منظومتنا. وقد تم استخلاص مادة الجرافين لأول مرة في جامعة مانشستر  عام 2004 وقد حاز هذا الإنجاز على جائزة نوبل، والذي بدأ يؤتي ثماره على الصعيد التجاري.
وتجرى الأبحاث على الجرافين في جامعة مانشستر، التي تضمّ مركز الابتكار الهندسي لمادة الجرافين، المعروف أيضاً باسم (جيك). و"مصدر" هي المموّل الرئيسي لمركز (جيك) الذي يعتمد على نهج مبتكر للتعاون مع شركاء من قطاع الصناعة والجهات الأكاديمية لأخذ العلوم الأساسية من المختبرات وتحويلها إلى تطبيقات هندسية ملموسة ومنتجات مجدية تجارياً.
سيساهم مركز (جيك) في الحد من التبعات السلبية التي قد تنشأ عن عمليات الابتكار في مجال الأعمال، كما سيعمل على تسريع وتيرة إثبات صحة الاختبارات. وفي حال  حصول فشل في أي نموذج أولي، فسيتم العمل على تدارك الأمر بسرعة والاستفادة مما حدث للمضي قدماً. أما في حال نجاح النموذج،  فسيتم تطويره  وتوسيع نطاقه وإدراجه في سلسلة التوريد التجارية.

الانتاج التجاري والاستدامة
يقول جيمس بيكر، الرئيس التنفيذي لـ "جرافين آت مانشستر": "وصلنا اليوم إلى "نقطة مفصليّة" حيث سنرى توظيف الجرافين والمواد ثنائية الأبعاد المرتبطة به في مجموعة واسعة من المنتجات، والتي تتضمن السلع الاستهلاكية مثل الملابس الرياضية والسيارات، وأيضاً في مجال الأعمال التجارية مثل البنى التحتية والنقل البحري، وقد ساهمت مادة الجرافين في تغيير المشهد بالفعل وما يمكن تحقيقه من خلال الاستفادة منها".
ويضيف بيكر"بالنسبة للمجتمعات ضمن منطقة أبوظبي والشرق الأوسط بصورة عامة، يمكن أن تُطبّق هذه الاكتشافات في عدد من الاستخدامات". كما سلط بيكر الضوء على الإمكانات الهائلة للجرافين في مجال البناء وتحلية المياه وتخزين الطاقة والنقل وإنشاء مدن ذكية ومترابطة ومستدامة مستقبلاً.
تعتبر الاستدامة حلقة وصل رئيسية تربط مختلف مراحل رحلة الابتكار في مانشستر.  فقد وضعت المدينة لنفسها هدفاً يتمثل في تحقيق صفر انبعاثات بحلول العام 2038، وهو معدل أسرع من أي مكان آخر في المملكة المتحدة. ويمكن الاستفادة من العديد من استخدامات الجرافين في تطبيقات رئيسية عملية تساهم في جعل الصناعة أكثر استدامة مع الحفاظ على ربحيتها وزيادتها.
كما قد تقود إضافة الجرافين إلى المواد البلاستيكية المعاد تدويرها إلى إنتاج مادة أقوى تدوم طويلاً، مما يحسن جودة البلاستيك ويقلل من النفايات والانبعاثات. وعادة ما تساهم خفة وزن المواد المستخدمة في المركبات في تقليل استهلاكها للوقود.  كما يمكن أن تؤدي إضافة كميات ضئيلة من الجرافين إلى الأسمنت - والتي تمثل 8% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم - لزيادة قوة الخرسانة بنسبة 25%، مما يعني خفض كمية الخرسانة التي تحتاجها. كما ستساهم الطرق الجديدة لترشيح المياه والحفاظ عليها في إحداث نقلة نوعية على مستوى توفير المياه والغذاء في العالم. ولا شك أن الأمر لا يتوقف عند هذه المجالات، بل يتعداه إلى الكثير غيرها.
ولإكمال رحلة نقل الحلول المبتكرة من المختبر إلى السوق، تعمل جامعة مانشستر على إنشاء نظام لسلاسل التوريد "العلمية" والشركات الناشئة من أجل مساعدة الشركات على تسريع  ابتكاراتها المعتمدة على مادة الجرافين. ويلعب مركز "جيك" دوراً مسانداً في بناء "مدينة الجرافين"، التي أُطلق عليها اسم "وادي السيليكون العلمي في مانشستر".
وقال إيلي هراري، مؤسس سان ديسك: "ما تقوم به مانشستر حالياً في مجال الجرافين يذكرني بوادي السيليكون في أيامه الأولى"

شركة "ايه اي اتش ينوفاتيف هيدروجيل"
قام الدكتور بينيش صديق بتطوير تقنية هيدروجيل فريدة من نوعها لتوظيفها في الزراعة العمودية، حيث يتم استخدام جهاز استشعار يعتمد على الجرافين للمساعدة في الحفاظ على المياه، والتحكم في العناصر الغذائية، ومكافحة الآفات الزراعية، وتقليل العمالة، وإحداث تحول في إنتاج الغذاء في الأماكن المغلقة.
https://www.aehinnovativehydrogel.com/

شركة "موليميم"
بدلاً من الجرافين، يستخدم فريق شركة :موليميم" مادة أخرى ثنائية الأبعاد - ثاني كبريتيد الموليبدينوم - كأساس لجيل جديد من أغشية التنقية المتطورة والمستخدمة في مجالات مياه الصرف الصحي والأدوية والأغذية والمشروبات.
http://molymem.com/

طّورت شركة الملابس الرياضية "إنوف8 "أحذية جري محسنة استخدمت فيها الجرافين، وذلك بالتعاون مع معهد الجرافين الوطني في مانشستر، وقد فازت بالعديد من الجوائز من مجلات متخصصة في هذا القطاع.  ويعد  الحذاء الجديد من طراز "G-FLY" الأول من نوعه على مستوى العالم، حيث تستخدم فيه رغوة الجرافين، مما يضاعف عمره الافتراضي.
https://www.inov-8.com/

شركة "سبيس بلو"
يتم التخلص على الصعيد العالمي من 1.5 مليار إطار سنوياً كنفايات، يوُنقل معظمها إلى مكبات النفايات أو يتم حرقه. وهو ما دفع الدكتور فيفيك كونشيري إلى أخذ نفايات المطاط وإضافة الجرافين إليها لتصنيع منتجات معاد تدويرها تتميّز بقوة مقاومة للضغط توازي ضعف القوة المتوفرة في المنتجات الشبيهة.
https://spaceblue.co.uk/

يتمثل تواجد "مصدر" ضمن قطاع الطاقة المتجدّدة في المملكة المتحدة من خلال مشاريع بقدرة إنتاجية إجمالية تزيد عن 1 جيجاواط، ما يكفي لتوفير طاقة نظيفة لنحو مليون منزل.
وتشمل هذه المشاريع "مصفوفة لندن"، إحدى أكبر محطات توليد الكهرباء من طاقة الرياح البحرية في العالم، ومحطة دادجون لطاقة الرياح البحرية، البالغة قدرتها الإنتاجية 402 ميجاواط.
وفي العام 2018، بات نظام بطارية "باتويند" أول نظام تخزين للطاقة يتم ربطه بمحطة عائمة لطاقة الرياح البحرية، وهي محطة "هايويند سكوتلاند" البالغة قدرتها الإنتاجية 30 ميجاواط. وتعود ملكية نظام "باتويند" ومحطة "هايويند سكوتلاند" إلى شركتي "مصدر" و"إكوينور".
وفي العام 2019، أصبحت "مصدر" أول مستثمر تجاري في صندوق تطوير البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية الذي أطلقته وزارة الخزانة البريطانية لمضاعفة عدد محطات الشحن في المملكة المتحدة.