आधुनिक दृष्टिकोण से मौजूदा संरचनात्मक सामग्री और प्रक्रियाओं का पुनर्मूल्यांकन

हजारों वर्षों से, कंक्रीट जैसी निर्माण सामग्री ने मनुष्यों को स्थायी वास्तुशिल्प कृतियों का निर्माण करने में सक्षम बनाया है; इसके उदाहरण के लिए प्राचीन रोम को देखें। जबकि यह सोचा जा सकता है कि इस अवधि में हमने इन निर्माण सामग्रियों के बारे में सब कुछ सीख लिया होगा, उन्हें आधुनिक दृष्टिकोण से पुनः मूल्यांकन करने से भविष्य की ओर देख रहे कंपनियों को इन्हें नया उद्देश्य देने और प्राचीन रेसिपी में सुधार करने का अवसर मिला है।

सामग्री और प्रक्रियाएँ

जैसा कि उल्लेख किया गया है, प्राचीन रोम कंक्रीट के उपयोग से क्या हासिल किया जा सकता है, इसका उत्तम उदाहरण है। हालाँकि अभी तक वैज्ञानिक इस बात से हैरान थे कि 2000 साल से अधिक पुरानी संरचनाएँ इतनी अच्छी स्थिति में कैसे बनी रहती हैं। अब हमें पता है कि उत्तर हमेशा सामने था – चूना।
रोमन कंक्रीट में चूने की उपस्थिति को हमेशा खराब मिश्रण प्रक्रियाओं का परिणाम माना जाता था। लेकिन पता चला कि उत्पन्न हुए चूने के टुकड़े एक महत्वपूर्ण उद्देश्य रखते हैं, जो जब कंक्रीट में विशिष्ट तरीके से मिलाए जाते हैं, तो अंतिम उत्पाद को दरारों को स्वयं ठीक करने में सक्षम बनाते हैं; जिससे हम प्राचीन निर्माण सामग्री पर हमारा पहला आधुनिक दृष्टिकोण—स्वयं-हीलिंग कंक्रीट—की ओर आते हैं।

स्वयं-हीलिंग कंक्रीट

कंक्रीट केवल बारीक और मोटी उपसतहों का मिश्रण है जिसे एक हार्डनर द्वारा एक साथ जोड़ा जाता है। कंक्रीट बनाने की रेसिपी समय के साथ और दुनिया भर में विभिन्न पर्यावरणों के अनुकूल बदलती रही है। इसे ध्यान में रखते हुए, वैज्ञानिकों ने भविष्य के लिए निर्मित नई रेसिपी/पद्धतियों पर शोध और परीक्षण शुरू किए हैं। इसका एक उदाहरण कोलोराडो विश्वविद्यालय से आता है, जहाँ वैज्ञानिकों ने विकसित किया है एक संभावित कंक्रीट विकल्प जिसे वे ‘लिविंग बिल्डिंग मैटीरियल्स (LBMs)’ कहते हैं, जो ‘फोटोसिंथेटिक सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके निष्क्रिय रेत-जेलाटिन स्कैफ़ोल्ड को बायोमिनरलाइज़ करने’ द्वारा बनाया जाता है।

आशाजनक रूप से, इन LBMs ने न केवल स्वयं प्रतिकृति और स्वयं मरम्मत करने की क्षमता दिखाई है, बल्कि इन्हें अपशिष्ट सामग्री से भी बनाया जा सकता है। समान रूप से महत्वपूर्ण है उनका कार्बन को पकड़ने की क्षमता। टिकाऊपन और दीर्घायु से परे, भविष्य के कंक्रीट के लिए नई रेसिपी विकसित करने में समय निवेश करने का एक मुख्य कारण है—पर्यावरण।

कंक्रीट बनाने की उत्पादन प्रक्रिया बड़ी मात्रा में CO₂ उत्सर्जित करती है। पृथ्वी पर दूसरा सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उत्पाद होने के नाते, यह कुल CO₂ का 8% (एक विशाल मात्रा) उत्सर्जन बनाता है। यदि हम संभावित रूप से ऐसी कंक्रीट की संस्करण बना सकें जो पर्यावरण को नुकसान की बजाय मदद करें, तो यह एक खोज योग्य मार्ग है।

https://youtu.be/sXIjX7Jio5A
प्रयोगशालाओं में चल रहे शोध के अलावा, Biomason जैसी स्टार्टअप्स पहले से ही समान दृष्टिकोण पर आधारित उत्पाद पेश कर रही हैं, जो जीव विज्ञान का उपयोग करके सीमेंट उद्योग के पर्यावरणीय पदचिह्न को कम करने का साधन है। अब तक, इस कंपनी ने Novo Holdings, Celesta Capital और अन्य निवेशकों से कई दौर में लगभग $95M की फंडिंग प्राप्त की है।

हेम्प रीबार

रीबार कंक्रीट निर्माण में उपयोग की जाने वाली एक अत्यंत महत्वपूर्ण सामग्री है। आमतौर पर इस्पात से बनी, रीबार कंक्रीट इमारतों को संरचनात्मक समर्थन और दीर्घायु प्रदान करती है। जैसा कि पहले कहा गया, कंक्रीट के साथ काम करने का मतलब आमतौर पर बड़ी CO₂ उत्सर्जन होता है। यदि ऐसी रीबार बनायी जा सके जो इस समस्या को संतुलित करे बिना इस्पात के लाभों को खोए? यहाँ हेम्प रीबार आती है।
हेम्प रीबार न केवल कंक्रीट की दीर्घायु बढ़ाता है, बल्कि यह इस्पात से सस्ता, मजबूत और हल्का हो सकता है जबकि जंग-रहित रहता है; यह सभी महत्वपूर्ण विचार हैं, क्योंकि कई इमारतों का ढहना भारी और जंग लगे इस्पात रीबार से जुड़ा होता है। इसे कार्बन-नकारात्मक बायोमैटेरियल भी कहा जाता है, जहाँ बढ़ते खेत बड़ी मात्रा में CO₂ को अवशोषित करते हैं। जब इसे रीबार के रूप में उपयोग किया जाता है, तो उत्पाद अपने जीवनचक्र में कंक्रीट उपयोग से जुड़े CO₂ उत्सर्जन को कम करने में मदद कर सकता है।

ऊर्जा संग्रहीत करने वाले ईंटें

कंक्रीट ही एकमात्र निर्माण सामग्री नहीं है जो भविष्यवादी पुनर्रचना से गुजर रही है। नियमित और पुनर्नवीनीकृत ईंटों को सुपरकैपेसिटर में बदलने की प्रक्रियाएँ अब विकसित की जा रही हैं। इसका मतलब है कि निकट भविष्य में, आपके घर की दीवारों या पथ के रूप में उपयोग होने वाली ईंटें ऊर्जा भंडारण समाधान बन सकती हैं। बस ईंटों को एक ऊर्जा स्रोत (जैसे सोलर पैनल) से जोड़ें, और ईंटें रात के समय बिजली प्रदान करने के लिए चार्ज हो सकती हैं। हालांकि यह उल्लेखनीय है कि वर्तमान में यह तकनीक अभी पूरी तरह से विकसित नहीं हुई है। वर्तमान शोधकर्ता संकेत देते हैं कि लगभग 50 ईंटों की क्षमता केवल आपातकालीन प्रकाश के लिए 5 घंटे तक पर्याप्त शक्ति प्रदान करेगी।

इस उपलब्धि को हासिल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ईंटों की अंतर्निहित संरचना पर विचार किया, यह नोट करते हुए कि वे काफी छिद्रयुक्त हैं। उन्हें सुपरकैपेसिटर में बदलने के लिए, ईंटों को PEDOT (एक चालक पॉलीमर) से कोट/इंजेक्ट किया गया, जो मूल रूप से ईंट को एक ऊर्जा स्पंज में बदल देता है।
ये वही समाधान हैं, जो निरंतर और समन्वित प्रयासों के साथ सतत ऊर्जा की दिशा में मिलकर, मनुष्यों को पृथ्वी को हुए नुकसान को उलटने और एक हरित भविष्य सुनिश्चित करने में सक्षम बनाएंगे।

ऐडिटिव मैन्युफैक्चरिंग

निर्माण के भविष्य को देखते हुए, केवल उपयोग की गई सामग्री ही नहीं, प्रक्रियाओं पर भी विचार करना आवश्यक है। इसे ध्यान में रखते हुए, सबसे आशाजनक और संभावित रूप से खेल बदलने वाला कदम जो हमारी निर्माण विधि को बदल सकता है, वह है ऐडिटिव मैन्युफैक्चरिंग अर्थात ‘3डी-प्रिंटिंग’।
ICON एक विशेष रूप से उल्लेखनीय कंपनी है, क्योंकि इसके उत्पाद/सेवाएँ केवल उच्च संभावनाओं वाले विचार नहीं हैं; वे पहले से ही कार्यान्वित हो रही हैं। एक उदाहरण में, टेक्सास के जॉर्जटाउन में ICON द्वारा 3डी-प्रिंटेड घरों से बनी 100-घर की समुदाय पहले से ही शुरू हो चुका है। एक अन्य, और संभवतः अधिक रोमांचक उदाहरण में, ICON को NASA से $57.2M का पुरस्कार प्रदान किया गया है, ताकि वह ‘लूनर सतह निर्माण प्रणाली’ विकसित कर सके। हाँ, ICON उन प्रणालियों को विकसित कर रहा है जो चंद्रमा और उससे आगे के निवास को 3डी-प्रिंटेड संरचनाओं में संभव बनाएँगी।