Jaký mech čistí vzduch?

Nádherná dřevěná a mechová stěna v centrech evropských měst může na první pohled působit jako nádherná umělecká instalace. Ale ve skutečnosti se jedná o nejmodernější systém filtrace vzduchu. V novém německém projektu tzv С ityTree pomocí chytré technologie k čištění vzduchu, aby byla centra měst zdravějšími místy.

Města po celém světě stále více bojují s rostoucí úrovní znečištění ovzduší: oxid dusný, metan, pevné částice a CO₂ poškozují nejen životní prostředí, ale i lidské zdraví. Podle Světové zdravotnické organizace 90 % všech obyvatel center měst dýchá každý den znečištěný vzduch, což má negativní dopad na zdraví.

Berlínský startup Green City Solutions však vyvinul ekologicky šetrný způsob, jak tento problém vyřešit – městský „strom“, který filtruje velké množství nebezpečných látek ze vzduchu a zlepšuje kvalitu života v městském prostředí.

2000 květináčů mechu = 250 stromů

City Tree je vybaven patentovaným biotechnologickým filtrem. Systém, který funguje jako jakýsi umělý strom, využívá různé druhy mechu k zachycování CO₂ a dalších ekologicky nebezpečných látek. Mechové stěny také produkují kyslík, ukládají vlhkost a mají velkou odpařovací plochu, která pomáhá ochlazovat okolí.

Každý strom CityTree obsahuje asi 2000 květináčů mechu, takže si představte, kolik toxinů z prostředí váže! Organické látky znečišťující ovzduší požívají a tráví bakterie na mechu. Výrobci tvrdí, že úklidová práce 2000 květináčů mechu a jeho bakterií odpovídá asi 250 stromům!

Mechem porostlé stěny vytvářejí velmi harmonickou atmosféru a poskytují také příjemný chladivý efekt. Mechy akumulují velké množství vlhkosti. V kombinaci s výrazně zvýšenou odpařovací plochou vytvářejí stěny obrovský chladicí efekt pro lidi kolem nich.

Na rozhraní přírody a techniky

Městský strom je poměrně chytrý design na křižovatce přírody a technologie. Strom má v sobě zabudované solární panely pro napájení ventilátorů, které zajišťují technologii řízeného větrání, která umožňuje zvýšené proudění vzduchu (to znamená, že efekt filtrace lze zvýšit podle potřeby). K dispozici je také systém zachycování dešťové vody, který poskytuje plně automatizovaný zavlažovací systém pro mech. Navíc je u každého stromu lavička, kde si mohou obyvatelé města sednout a odpočinout si.

Pro zvýšení účinnosti biofiltru vybavili vývojáři inovativního systému svou mechovou stěnu všemi nejnovějšími technologiemi s plnou kompatibilitou s internetem věcí (IoT). Vestavěné senzory generují v reálném čase data o místním klimatu, kvalitě vzduchu a výkonu systému.

Všechny tyto metriky jsou analyzovány a zobrazeny pomocí proprietární platformy Aircare. Díky němu mohou majitelé městských stromů – především místní úřady a firmy – zobrazit podrobné informace o parametrech prostředí a podle toho upravit výkon filtru.

Stromy zakořeňují po celé Evropě

Na Piccadilly Circus v Londýně byla postavena zkušební zeď. Ukázalo se, že jeden městský strom může každý měsíc odstranit znečištění částicemi ze 42 dieselových aut. Evropská komise financovala instalaci 12 městských stromů v Berlíně za 1,5 milionu EUR z vědeckého fondu EU Horizont 2020. Prvních 12 městských hradeb v Berlíně bude sloužit jako pilotní projekt, který má prokázat jejich účinnost. Projekt by se později mohl rozšířit po celém Německu a dalších zemích EU, ale už nyní začíná přitahovat pozornost.

Umělé stromy již zapustily kořeny ve městech po celém Německu, včetně Drážďan, Jeny, Lipska, Darmstadtu a Berlína. Další města po celém světě, jako je Oslo, Amsterdam, Brusel, Hong Kong a Londýn, také využila mechové stěny a vestavěné lavičky k vytvoření prostor pro relaxaci a pročištění vzduchu.

Navzdory dlouhodobým datům o používání „stromů“ je inteligentní biofiltrační systém stále ve fázi prototypu a podléhá neustálému vývoji a optimalizaci. Testy provedené externími organizacemi však již potvrdily, že umělé stromy filtrují CO₂ a snižují hladinu škodlivých látek ve vzduchu.

Green City úzce spolupracuje s řadou výzkumných a technologických institutů, stejně jako poskytovatelem technologických služeb TÜV Nord, na provádění komplexní analýzy, testování a modelování zařízení. Mezinárodní tým pracuje s podporou Evropské unie, která zřídila dotační program na instalaci mechových stěn.

Instalace městských stromů je součástí opatření územního plánu města

Zelený portál kontaktován Maria Falaleeva, specialista na politiku životního prostředí a klimatu. V irském Corku, kde Maria nyní žije, byly letos instalovány čtyři městské stromy.

Hlavním úkolem těchto struktur je filtrace vzduchu. Za prvé ze znečištění dopravou. Proto byly instalovány na hlavní ulici na hlavních křižovatkách.

CityTree si nyní získává oblibu jako řešení na pomezí zeleně a IT technologií. Jedná se o přírodní design, který filtruje a ochlazuje vzduch pomocí chytrého mechu.

„Tedy mech je jako mech, ale jeho stav a chod celého systému hlídají chytré technologie. Předpokládá se, že „strom“ může snížit teplotu vzduchu, když je vlna veder a filtrovat vzduch, čímž vytváří příznivé mikroklima. Ale protože jednou z hlavních funkcí je snížení teploty, překvapilo mě, že stromy nainstalovaly Corke. Co se v Irsku snižovat nemusí, je teplota.

Můj manžel žertoval, že kdyby tento strom dokázal zastavit déšť, byl by užitečnější. Ale ukázalo se, že naše stromy mají specificky hlavní funkci filtrování vzduchu před znečištěním,“ – říká Maria.

Instalace čtyř stromů v Corku je součástí městského plánu kvality ovzduší. Vedení města má mezi řadou environmentálních dokumentů plán na zlepšení kvality ovzduší a tento projekt je tam zahrnut.

V Irsku je vzduch ve městech celkem čistý, alespoň ve srovnání s Běloruskem. Nicméně doprava a doprava jsou jedním z hlavních problémů, zejména v centru města.

„Můj osobní názor je, že město by mělo vždy investovat do nějaké inovace. I když to není super úspěšný projekt, který vyřeší všechny problémy. Ale město je jednotka, která má prostředky a musí plnit některé průkopnické funkce. Přinejmenším, když byly tyto stromy vysazeny, stalo se to předmětem diskuzí, přitáhlo pozornost, nastolilo problém znečištění ovzduší a klimatických změn.

Lidé se začínají zajímat, co to je a jak to funguje? Ani já, co se zabývám ekologií, jsem nevěděl, že Cork má problém se znečištěním ovzduší a je potřeba to nějak vyřešit. A teď už to vím. Přinejmenším to na ulici vypadá velmi cool, je to neobvyklé a zajímavé, podněcuje to konverzace, takže už je to cool,“ – říká Maria.

Vždy se najdou nespokojení lidé

Obyvatelé, zejména mladí lidé, lavičky poměrně aktivně využívají, říká Maria: jsou krásné a pohodlné. Ale jako vždy byli nespokojení: starší se ptali, proč je to nutné: říkají, že jen utratili peníze zbytečně, nebo jsou možná jiné problémy.

„Obecně platí, že jakákoli inovace, i ta nejskvělejší, se setká s nepřátelstvím některých lidí. Ale přesto je Cork druhé největší město v Irsku a my rádi děláme něco pro to, abychom byli prvním městem. A jsme prvním městem v zemi, které instalovalo „městské stromy“. Všude se o tom mluví,“ říká Maria.

Samozřejmě existují i ​​skeptičtí lidé, kteří tvrdí, že musíme bojovat nikoli s „příznaky“, ale se samotnou „nemocí“. Tedy spíše přemýšlet o tom, jak zastavit vypouštění škodlivin do ovzduší, než vymýšlet, jak jej vyčistit.

Je jasné, že by bylo lepší, kdyby v první řadě nebyly žádné emise znečišťujících látek. Ale protože k úplnému odstranění všeho na světě, co znečišťuje životní prostředí, nedojde v dohledné době, je dobré vidět, jak se právě teď objevují řešení, která mohou pomoci vyčistit vzduch.

Vershinsky, A. P. Systém filtrace vzduchu s mechem / A. P. Vershinsky, K. A. Grigoriev, I. V. Salomatov, A. O. Dutov. — Text: přímý // Mladý vědec. – 2024. – č. 3 (77). — S. 218-221. — URL: https://moluch.ru/young/archive/77/4171/ (datum přístupu: 06.05.2024).

V článku se autoři pokusí hovořit o relevanci problému špatné klimatizace a způsobech jeho řešení.

Klíčová slova: prach, mech, filtrace, automatizace.

Znečištění ovzduší je globální problém v moderním světě, který znepokojuje mnohé. Na kvalitě ovzduší závisí spousta věcí, od délky života drobného hmyzu až po lidské zdraví a délku života. Vzduch v interiéru často není ve zcela vyhovujícím stavu, ve vzduchu převládá spousta prachu, který nevidíme, světlá zrnka odpadků a mnoho dalšího, i když se na první pohled zdá, že je křišťálově čisté. Jako příklad si vezměme průměrnou roční hodnotu: v typickém třípokojovém bytě vzniká přibližně 40 kilogramů prachu. Vzhledem k tomu, že člověk denně vdechne asi 12 tisíc litrů vzduchu, z toho jeden litr obsahuje až 500 tisíc prachových částic, je množství prachu, které se dostane do našich dýchacích cest, prostě obrovské.

Stanovili jsme si cíl: přijít s nápadem snížit množství prachu v ovzduší bytových, komerčních prostor, zdravotnických zařízení, školství apod. a realizovat jej.

Stanovili jsme si úkoly v rámci projektu: vytvořit systém, který by mohl autonomně, levně, čistit vzduch v interiéru a pohodlný pro pobyt v něm. V tuto chvíli pracujeme na programování chytrého ovladače a správném sestavení systému pro nejlepší výsledky čištění.

Moss sphagnum

Sphagnum je slatinný mech, který absorbuje vodu celým svým tělem. Vyznačuje se speciálními buňkami uchovávajícími vodu na listech a stonku (průhledné, odumřelé, duté s otvory); buněčná stěna je zesílena zesílením. Zásobní buňky vody jsou obklopeny menšími zelenými fotosyntetickými buňkami, které jsou spojeny do jediné sítě. Je tam stopka a výtrusná tobolka. V suchém stavu jsou rašeliníky schopny absorbovat vodu přibližně 20násobek své vlastní hmotnosti, což je 4krát větší než schopnosti savé vaty. Pro náš projekt je to užitečné, protože sphagnum udrží příjemnou vzdušnou vlhkost, absorbuje přebytečnou vlhkost, když je místnost vlhká, a vrací vlhkost, když je vzduch suchý. Právě pro tuto schopnost dostal mech své jméno: „sphagnos“ je v řečtině „houba“.

Sphagnum mech má antibakteriální vlastnosti. Vysvětlují se přítomností kyselin sphagnum v něm – silných antiseptik. Sphagnum dezinfikuje vzduch a půdu a zabraňuje šíření chorob lidí a rostlin. Vytváří kyselé prostředí, které narušuje činnost mnoha mikroorganismů. Sphagnum mech tedy absorbuje oxid uhličitý a znečišťující látky z vnitřního vzduchu, udržuje konstantní vlhkost, zabraňuje šíření nemocí a také uvolňuje kyslík, stejně jako jiné rostliny, prostřednictvím procesu fotosyntézy.

Další využití mechu:

2) V květinářství:

– používá se k vytváření vlhkých ekosystémů.

3) Při tvorbě rašeliny:

– sphagnum roste v horní části, přičemž stonky rostliny každý rok postupně odumírají a tvoří významnou vrstvu rašeliny.

4) Biologické ukazatele:

– sphagnum mech akumuluje těžké kovy, oxidy síry, dusík a další látky.

K čištění vnitřního vzduchu využijeme vlastnosti zachycování prachu, jeho pohlcování a hromadění těžkých kovů.

Rýže. 1. Sphagnum mech

Systém filtrace vzduchu díky sphagnum mechu je vybaven „chytrým“ řadičem založeným na desce Arduino, díky kterému systém funguje bez přerušení a je zcela autonomní a je také zodpovědný za všechny procesy a indikátory. Ovladač je zcela univerzální, lze jej použít nejen v naší instalaci, ale také ve sklenících, kde zajišťuje kontrolu a zalévání rostlin a usnadňuje lidskou práci.

Rýže. 2. Prototyp našeho systému filtrace vzduchu s živým filtrem a „chytrým“ ovladačem na těle

Systém plní 4 funkce:

1. Čištění vzduchu od velkého a jemného prachu.
2. Udržování příjemné vlhkosti vzduchu v interiéru.
3. Dezinfekce prostor.
4. Produkce kyslíku.

Provoz našeho systému se skládá z několika fází:

První etapa čištění vzduchu je vstup vzduchu z místnosti pomocí ventilátoru do našeho systému. Malé ventilátory v našem systému vytvářejí určitý nastavitelný malý tah vzduchu, dostatečný k jeho filtraci systémem.

Druhá fáze je začátek procesu filtrace vzduchu mechem. Díky uspořádání mechu v několika úrovních ve filtračním systému bude filtrace důkladnější. Z vědeckého hlediska je filtrace vzduchu v našem systému poměrně zajímavá, oproti svým protějškům pomocí papírových a látkových filtrů, které vyžadují mnohonásobně více energie, stojí mnohonásobně více a vyžadují minimálně měsíční údržbu v podobě jejich čištění, které náš systém nevyžaduje.

Rýže. 3. Vložka vzduchového filtru z mikrovlákna s omezenou životností vyžadující údržbu

A na závěr třetí etapa Výstup se stává čistým a pohodlným vzduchem pomocí druhého ventilátoru. Zdálo by se, že se jedná o docela jednoduché procesy, vše je extrémně jednoduché a efektivní. Po všem náš systém projde 70 kubických metrů za hodinu. m (v závislosti na rychlosti ventilátoru). Provedli jsme experiment a zjistili jsme, že při takové propustnosti se polovina velkého a jemného prachu vstupujícího do systému se vzduchem odstraní z místnosti jedním průchodem vzduchu a zbývající část, tedy 50 %, bude odstraněna. po nějaké době znovu vstoupíte do systému, takže náš systém je navržen tak, aby fungoval nepřetržitě, bez přerušení. Tímto způsobem se bude vzduch v místnosti čistit a neustále vytvářet příznivé podmínky pro pobyt lidí a zvířat v místnosti.

Rýže. 4. Schematický nákres mechového systému filtrace vzduchu

Další rozvoj projektu

S podporou Krasnojarské regionální vědecké nadace v rámci Meziregionální soutěže mladých techniků-vynálezců Jenisejské Sibiře plánujeme: vyvinout moderní designový design a zefektivnit zvlhčování, implementovat náš systém s použitím lepších materiálů. To bude vyžadovat zdroje: pro design – plast, plexisklo pro účinné zvlhčování, lepší zavlažování a instalace pro rozstřikování vody malými částicemi;

Proveďte dlouhodobé studie účinnosti instalace. Systém lze použít jako názornou pomůcku pro čištění vzduchu například pro školáky a předškoláky. Přemýšlíme o vytvoření těchto systémů ve výrobním měřítku, protože věříme, že mít takový systém v bytech, kancelářích, vzdělávacích zařízeních atd. bude velmi užitečné především pro udržení lidského zdraví, což děláme hodně pro zdůraznění Následně zapracujeme na tom, aby se náš systém včetně chytrého ovladače stal univerzálnějším pro použití v různých oblastech, konkrétně implementujeme možnost konfigurovat systém a ovládat jej z telefonu. Například snížit otáčky ventilátoru bez změny programu ovladače, ale pouze zadáním hodnoty z telefonu a podobně.

1. Projekt „Posouzení prašnosti v jednotlivých místnostech vašich bytů.“ https://infourok.ru/proekt-ocenka-stepeni-zapylennosti-otdelnyh-komnat-svoih-kvartir-6811568.html

1. Sphagnum – Wikipedie. https://ru.wikipedia.org/wiki/Sphagnum
2. Sphagnum: léčivá rostlina, použití, recenze, příznivé vlastnosti, kontraindikace. https://lektrava.ru/encyclopedia/sfagnum/
3. Mechové ukazatele. Mechorosty jako biologické indikátory. https://pdoshka.ru/hood/mhi-indikatory-mohoobraznye-kak-biologicheskie-indikatory-i-1/
4. Tkaninové vzduchové filtry. https://studfile.net/preview/9366235/page:21/