ترکیب بتن سبز با استفاده از ضایعات جامد و نانو ذرات به عنوان جایگزین – بررسی

Green Concrete mix using solid waste and nanoparticles as alternatives – A review

Abstract

The process of manufacturing of ordinary Portland cement (OPC) is energy intensive and creates various environmental problems such as pollution and emission of CO2. There is a need for the an alternative eco-friendly Green Concrete. The waste materials from agriculture, industries, bio-waste, marine waste and e-waste can be recycled and used as a supplementary Green Concrete materials. This will reduce environmental impact of the production of OPC and reduces energy consumption. The application of nanotechnology for a Green building in the current and future is very much significant. The production and implementation of Green Concrete is still in its infancy stage. Academicians and R & D need to step in by promoting application at the industry level. The focus of this review paper is to create awareness to utilize the discarded materials as well as to highlight the new technology to manufacture Green Concrete.

1 Introduction

The economy of any country grows based on the infrastructure available. Infrastructure covers roads, bridges, buildings, warehouses, airports, harbors, container terminals etc. As the demand for infrastructure grows, so does the need for concrete, which leads to the demand of more cement. Cement concrete is in great demand in the construction industry and at the same time it is an environmental concern, as it produces hazardous gases in various stages of production. We generally know that any concrete mix has cement, aggregates, sand, water and additives as per design need. With growing demand to control pollution and use waste materials from different industries, this is an attempt to replace standard materials with alternative substitutes. It covers the effects on compressive strength, setting time, cost effectiveness and reduction of pollution levels. Natural resources are not perennial, so we need to find alternatives to replace them without compromising on the quality and effective parameters of the ultimate product. The cement kilns produce hazardous gases and contribute to global warming. Animals are also adversely affected by the pollution caused by cement plants. During transport of cement bags from manufacturing site to end user, it undergoes wear and tear and cement dust flies into the environment. It causes breathing diseases and effects the labor who used to transfer, dump and redistribute the stored cement bags. Solid waste management is a major concern due to increase of quantity of waste materials and industrial by-products. This is increasing the land filling problems and recycling cost of waste materials. Utilization of these materials as Green Concrete is the only option to reduce the disposal concern. The Green Concrete is made from the eco-friendly waste materials and ushers in a revolution in the concrete industries by its technology. The waste products can be reused directly as a partial substitute of cement and save the energy consumption during the production of cement. Some waste materials are having pozzolans properties. Pozzolans is a material rich in silica and alumina which itself possess little or no cementing property, but in the presence of water, it chemically reacts with calcium hydroxide at ordinary temperature to form the cementitious properties [1].

The complete process of cement manufacturing, right from crushing and transport of lime stone, heating of kilns and crushing is all polluting. The river sand is used as fine aggregate for the concrete mixes which is obtained from the river beds and erodes the valuable top soil. Since sand mining is a lucrative business does not benefit the government economically and disturbs the ecology of the rivers. Water flow is uneven and the river bed is degraded. Coarse aggregate is gravel powdered and pounded to sizes from granite and blue stones. This also makes mining and blue metal companies to chip and blast mountains. Most of the mountains are completely chipped off which influences the rainfall pattern. Pollution and ash dust flying in the air is a major disadvantage of blue metal quarrying. It is also powdered to manufacture Msand, a cheaper alternative to river sand. Volcanic materials and thermally processed materials can be also used as lightweight aggregates as natural resources. Water is a major commodity and usually potable grade water is best suited for cement concrete mix manufacturing. Water is depleting and recycled water must be replaced in the system to have a sustainable supply of water. Concrete mix causes release of green house gases (CO2) and pollutes the atmosphere. Concrete is the most used material in construction industry and it undergoes various types of deterioration due to environmental effects.

An enormous amount of waste materials from different surroundings, environments and industries are produced every day. The waste materials such as rice husk ash (RHA), saw dust ash (SDA), rubber crump, plastic waste, coconut husk and shell, textile waste (sludge and fiber) etc lead to waste disposal crisis. Recycle of such types of wastes can be used as an admixture to make the Green Concrete structures. This will reduce the quantity of cement used and CO2 emission and reduce the global warming. In this paper, the explanation is about the waste materials as an admixture which provides better strength and durability of concrete than the existing one which not only solves the environmental and ecological problems but also significantly improves the microstructures and durability properties of concrete. The demolished building waste is mixed in concrete which saves the space required to dispose them and at the same time they get recycled and fresh material is not needed. This paper explains the three different types of resources such as resources of agriculture, industries and bio-waste. By implementing nanotechnology, the properties of concrete structures can be improved.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

خلاصه

مقدمه

اصول و مبانی آلودگی هوا

تعریف کلی

منابع آلودگی هوای فضای باز

آلودگی هوای فضای بسته

شواهد اپیدمولوژیک

آلودگی هوا و مرگ و میر مرتبط با بیماری قلبی عروقی

مواجهه کوتاه مدت

آلودگی هوا و بیماری‌های عروق کرونر

مواجهه بلند مدت

مواجهه کوتاه مدت

آلودگی هوا و سایر پیامدهای بیماری قلبی عروقی

آریتمی و مرگ و میر ناگهانی

نارسایی قلبی

سکته

فشار خون

همبستگی بین الاینده های هوا و بیومارکر های استرس اکسیداتیو و التهاب

اثرات شیوه‌های پیشگیری

محدودیت‌های این مطالعه و مسیرهای تحقیقاتی آینده

شواهد پاتوفیزیولوژیک

از استرس اکسیداتیو تا اختلال اندوتلیال

از اختلال اندوتلیال تا اتروژنز

از اتروژنز تا آتروتروبوزیس

محدودیت‌های مطالعه و مسیرهای آینده

اثرات عملیات پیشگیرنده

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

مقدمه
آلودگی هوا، یک مسئله سلامت عمومی مهم می‌باشد که منجر به مرگ نابهنگام میلیون‌ها نفر در سرتاسر دنیا می‌شود. بیماری‌های قلبی عروقی عامل 60 تا 80 درصد مرگ و میر های مرتبط با آلودگی می‌باشد (1). بر اساس کمپین راه اندازی شده در سال 2015 توسط انجمن کاردیولوژی اروپا، که هدف آن افزایش آگاهی در خصوص اثرات نامطلوب محیط بر روی قلب می‌باشد، ما یک مرور منابعی را در خصوص اثرات قلبی عروقی آلودگی هوا انجام دادیم. اگرچه مواجهه با هر دو آلودگی هوای فضای باز و بسته، اثر قوی بر روی بیماری‌های قلبی عروقی دارد، ما به مرور منابع در خصوص آلودگی هوای فضای باز می‌پردازیم. ما سپس برخی شواهد پاتوفیزیولوژیکی را ارائه کرده و یک ارزیابی شماتیک بر مسیرهای مکانیستی مرتبط کننده مواجهه آلودگی هوا با رویدادهای بالینی خواهیم داشت. ما هم چنین داده‌های اخیر در خصوص اثرات سودمند اقدامات پیشگیرانه و نیز مسیرهای آینده را برای غلبه بر محدودیت‌ها در تحقیقات محیطی ارائه می‌کنیم.
اصول و مبانی آلودگی هوا
تعریف کلی
آلودگی هوا متشکل از اجزای ذرات معلق (PM) و گاز می‌باشد. ذرات معلق به صورت ذرات دانه درشت (قطر کم‌تر از 10 میکرومتر، بزرگ‌تر از 2.5 میکرومتر)، ذرات ریز (کم‌تر از 2.5 میکرومتر، بزرگ‌تر از 0.1 میکرومتر) و ذرات فوق ریز (نانوذرات، قطر کم‌تر از 0.1 میکرومتر) طبقه بندیمی شوند. ذرات معلق دارای یک ترکیب متفاوت بر اساس منبع و منشأ خود می‌باشند. ذرات کربناته حاصل منابع احتراق نظیر دود خودروها یا گرمایش منازل مسکونی می‌باشند، در حالی که ذرات معدنی مربوط به گرد و غبارهای بیابانی و گرد و غبارهای معدنی حاصل از کشاورزی می‌باشند. ذرات کربنه دارای بنیان کربنی هستند با این حال در سطح خود حامل مقداری مواد شیمیایی آلی نظیر هیدروکربن‌های آروماتیک پلی سایکلیک و فلزات واکنش پذیر (2) می‌باشند. آلاینده‌های گازی، اکسیدهای نیتروژن از جمله دی اکسید نیتروژن (NO2) و نیتریک اکسید (NO)، ازن، دی اکسید گوگرد (SO2)، ترکیبات آلی فرار و مونوکسید کربن (CO) می‌باشند. دی اکسید گوگرد و نیتروژن اکسید علاوه بر سمیت خود، منجر به تشکیل ذرات از طریق واکنش‌های فتوشیمیایی اتمسفری پیچیده نظیر آمونیاک از فعالیت‌های کشاورزی می‌شوند. چون آن‌ها حاصل تبدیلات گازی هستند، این ذرات موسوم به ذرات ثانویه بوده و اساساً متشکل از ترکیبات معدنی نظیر آمونیاک، سولفات ونیترات می‌باشند. اوزون، یک الاینده گازی ثانویه می‌باشد که از طریق یک واکنش فتوشیمیایی شامل نور خورشید و پیش سازهای گازی نظیر اکسید نیتروژن یا ترکیبات آلی فرار ایجاد می‌شود.

منابع آلودگی هوای فضای باز
در اروپا، عملیات کشاورزی به عنوان منبع اصلی ذرات معلق PM 2.5 مطرح می‌باشد. با این وجود، ذرات حاصل از فعالیت‌های کشاورزی، ذرات حاصل از کشاورزی عمدتاً ذرات معدنی هستند که معمولاً سمیت کمتری از ذرات کربناته و آلی حاصل از منابع احتراقی نظیر ترافیک جاده‌ای دارند. با فرض این تفاوت در سمیتف ترافیک جادهای و گرمایش مسکونی دارای بیشترین اثر بر روی مرگ ومیر مرتبط با آلودگی هوای فضای باز در اروپا می‌باشد (1). در آمریکای شمالی، صنعت و تولید برق با استفاده از سوخت‌های فسیلی نیز منابع معم ذرات معلق هستند. در آفریقا، منابع طبیعی نظیر گرد و غبارهای بیابانی و اشتعال بیوماس (آتش سوزی‌های طبیعی یا انسانی)، سهم زیادی در غلظت آلودگی هوای محیط دارند. در اسیا، گرمایش منازل و پخت و پز، منبع اصلی آلودگی فضای باز و فضای بسته می‌باشند (1). علاوه بر تفاوت‌ها بین کشورها و قاره‌ها، تفاوت‌های قوی بین منابع اصلی الاینده ها در یک کشور بسته به منابع محلی وجود دارد. در شهرهای بزرگ، ترافیک جاده‌ای عامل اصلی انتشار آلاینده‌ها و نیز منبع اصلی نیتروز اکسید می‌باشد که عمدتاً از اگزوز خودروهای دیزلی منتشر می‌شود. برای مثال در پاریس، ترافیک جاده‌ای عامل 30 درصد انتشار ذرات معلق (به اندازه بخش مسکونی) و تقریباً 60 درصد انتشار اکسیدهای نیتروژن می‌باشد (3). دی اکسید گوگرد، عمدتاً حاصل الاینده های صنعتی و حمل و نقل دریایی می‌باشد با این حال در طی سال‌های اخیر، سهم آن در آلودگی هوا کاهش یافته است.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Background

Air pollution is a major public health issue, leading to millions of premature deaths worldwide. Cardiovascular diseases account for 60—80% of air pollution-related deaths [1]. In line with the campaign launched in 2015 by the European Society of Cardiology, which aims to ‘‘raise awareness of the detrimental effects that the environment can have on the heart’’, we performed a review of publications reporting on the cardiovascular effects of air pollution. Although both indoor and outdoor air pollution exposure have a strong impact on cardiovascular diseases, we have focused our review on outdoor air pollution. We first introduce some basics on air pollution definition and sources, which are needed to present evidence arising from longand short-term epidemiological studies. We then present some pathophysiological evidence, and propose a schematic overview of mechanistic pathways linking air pollution exposure to clinical events. We also present recent data on the enhancing effects of mitigation measures, and some future directions to overcome the limitations in environmental research.

Air pollution basics

General definition

Air pollution is composed of particulate matter (PM) and gaseous components. PM is classified as coarse particles (diameter < 10m, ≥ 2.5 m), fine particles (diameter < 2.5m, ≥ 0.1 m) and ultrafine particles (nanoparticles, diameter < 0.1m). PM has a different composition depending on its source. Carbonaceous particles are derived from combustion sources, such as traffic emission or residential heating, while inorganic particles are represented by, for example, desert dust and mineral dust from agriculture. Carbonaceous particles are carbon based, but carry on their surface an amount of organic chemicals, such as polycyclic aromatic hydrocarbons and reactive metals [2]. Gaseous pollutants are nitrogen oxides including nitrogen dioxide (NO2) and nitric oxide (NO), ozone, sulphur dioxide (SO2), volatile organic compounds and carbon monoxide (CO). Besides their own toxicity, SO2 and nitrogen oxides also contribute to particle formation through complex atmospheric photochemical reactions involving ammonia from agriculture. As they result from gaseous transformation, these particles are called secondary particles, and are essentially composed of inorganic compounds, such as ammonia, sulphates and nitrates. Ozone is a secondary gaseous pollutant, formed through a photochemical reaction involving sunlight and gaseous precursors such as nitrogen oxides or volatile organic compounds.

Outdoor air pollution sources

In Europe, agriculture is a major source of PM2.5. Nevertheless, particles from agriculture are mainly inorganic particles, which are usually considered to be less toxic than carbonaceous particles from combustion sources, such as road traffic. Assuming this difference in toxicity, road traffic and residential heating have the largest impact on outdoor air pollution-related mortality in Europe [1]. In North America, industry and power generation using fossil fuels are also important sources of PM. In Africa, natural sources, such as desert dust and biomass burning (natural or man-made fires), contribute largely to ambient air pollution concentrations. In Asia, residential heating and cooking are the main sources of particles in both outdoor and indoor emissions [1]. Besides the differences between countries and continents, strong differences exist between the main sources of pollutants within the same country, depending on local sources. In large cities, road traffic is a major contributor to global pollutant emissions, and is also the main source of NO2, arising mainly from diesel vehicles. In Paris, for example, road traffic accounts for 30% of PM emissions, as much as the residential sector, and nearly 60% of emissions of nitrogen oxides [3]. SO2 mainly arises from industrial emissions and maritime transport; however, its contribution to air pollution is decreasing over the years.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

تزریق سوخت الکترونیکی (EFI)
سیستم تزریق بنزین با کنترل الکترونیکی شناخته شده تر با نام تزریق سوخت الکترونیکی (EFI) نامیده می شود، حجم تزریق سوخت بصورت الکترونیکی کنترل می شود. اساس این سیستم پیشرفت های بسیاری را پشت سر گذاشته و توسط برندهای مختلف خودرو، نه تنها در خودروهای ساخت اروپایی بلکه در خودروهای ژاپنی و آمریکایی نیز پیاده سازی شده است. کار تزریق کننده تزریق سوخت توسط یک واحد کنترل الکترونیکی (ECU) تنظیم شده است که به ECM (ماژول کنترل الکترونیکی) معروف است (دیهاتسو، 2010).

سنسور خنک کننده دمای موتور
خنک کننده دمای موتور (WTS/ECT: خنک کننده دمای موتور9 از ترمیستور ساخته شده است، متغیر مقاومت تحت تأثیر دما قرار می گیرد. عملکرد کاری ECT و IAT مشابه است، تفاوت فقط در عملکرد سنسور است. عملکرد ECT برای تشخیص دمای خنک کننده موتور به عنوان ورودی ECM به منظور تصحیح میزان تزریق سوخت بر روی انژکتور می باشد.

همچنین ECT به عنوان کنترل خنک کننده دمای موتور نسبت به محرک از طریق دماسنج که روی صفحه ابزار نصب شده است، عمل می کند. سنسور خنک کننده دمای موتور با عنصر سنجش NTC (ضریب دمای منفی) مقاومت متغیر است که وظیفه آن ارائه اطلاعات به ECU در مورد دمای خنک کننده موتور است. با داشتن این عنصر سنجش بدین ترتیب: دمای خنک کننده کم می شود، مقدار مقاومت حسگر زیاد می گردد. در مقابل، دمای خنک کننده زیاد می شود، مقاومت حسگر کم می گردد.

انتشار گازهای اگزوز خودرو
گاز اگزوز بنزینی در مقایسه با موتور دیزلی خطرناک است. معمولاً، گاز اگزوز بنزینی نامرئی است، هر چند که برای زندگی انسان خطرناک است.
1) موتور بنزینی اکثراً دارای CO ، HC و سرب است.
2) موتور دیزل با عناصر SO2 و کربن باعث کدری دود اگزوز می شود.
تلاش در جهت کاهش اثر منفی انتشار گاز اثبات شده است که می تواند با اضافه کردن سنسور O2 انجام شود
(د سودارنو پوترا دکا، 2015).

مونوکسید کربن (CO)
انتشار مونوکسید کربن (CO) از موتور احتراق به ویژه با نسبت هوا به سوخت قابل کنترل است. حداکثر CO در زمانی که موتور مخلوط با روغن باشد، تولید می شود، مانند زمانی که موتور در وضعیت خنکی موتور روشن می شود یا زمانی که شتاب می یابد. CO (مونوکسید کربن) بی رنگ و بی بو است. این عنصر هنگامی تشکیل می شود که سوخت و عنصر کربن از اتصال کافی با O2 برخوردار نباشند، به این معنی که به این معنی که هوایی که به داخل محفظه سیلندر جریان می یابد از سوخت کمتر یا زیادی برخوردار باشد.

هیدروکربن (HC)
ترکیب انتشار هیدروکربن (HC) توسط اجزای اصلی سوخت، هندسه محفظه احتراق و پارامتر عملیاتی موتور تحت تأثیر قرار گرفته است. اگر انتشار HC وارد جو شود ، تعداد زیادی از آنها عناصر سنجش کارسینوژنیک هستند که می توانند باعث بروز سرطان شوند. HC (هیدروکربن) مایل به سیاه و معطر است. این گاز هنگامی اتفاق می افتد که فرایند احتراق روی محفظه های احتراق به خوبی کار نکند یا منبع سوخت بیش از حد باشد. شکست در سیستم احتراق مهمترین علامت است. این گاز می تواند باعث سوزش چشم، بینی و گلو (ISPA) شود و درنهایت باعث بیماریهای جدی گردد.

دی اکسید کربن (CO2)
هرچه ماده CO2 بیشتر در گاز اگزوز باشد، احتراق بیشتری در داخل موتور رخ می دهد. در غیر این صورت، پایین آمدن سطح CO2 در گازهای خروجی نشان می دهد که راندمان احتراق مناسب نیست و مطابق با عملکرد موتور است. تأثیر دیگر: سطح CO و HC افزایش می یابد و مصرف سوخت نیز افزایش می یابد. سطح CO2 در واحد حجم % اندازه گیری می شود. میانگین سطح CO2 در موتورهای چهار زمانه در شرایط عادی: موتور با کاربراتور: 12-15٪ ولت ، موتور با EFI: 12-16٪ ولت ، موتور EFI با مبدل کاتالیک: 12-17٪.

روش پژوهش
در این پژوهش از طرح تحقیق توصیفی استفاده شده است. این کار به منظور توصیف نقش سنسور خنک کننده دمای موتور با تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده در طول آزمایش انجام شده است. علاوه بر این، این پژوهش از موتور تویوتا آوانزا در سال 2011 با دیجیتال ترموکوپل، ابزار اسکن موتور و آنالیزور انتشار گازهای موتور به عنوان ابزار جمع آوری داده ها استفاده می کند.
این آزمایش در زمان صبح انجام می شود که موتور هنوز در حالت خنک است. جمع آوری داده ها با استفاده از طرح جمع آوری داده ها همانطور که در شکل 3 مشاهده می شود، انجام گرفته است.

مدلسازی مبتنی بر GIS پتانسیل انرژی زمین گرمایی کم عمق برای کاهش صدورات CO2 در نواحی شهری

GIS-based modelling of shallow geothermal energy potential for CO2 emission mitigation in urban areas

چکیده
2-انرژی زمین گرمایی کم عمق
1-2-فرایندها، تکنیک ها و تعاریف
3-داده ها و روش اجرا
1-3-مطالعه موردی: شهر Ludwigsburg
2-3-روش اجرا
4-نتایج و بحث
1-4-تقاضای انرژی حرارتی و گرمایی
2-4-انرژی پتانسیل زمین گرمایی
3-4-تقاضایی که با انرژی زمین گرمایی در هر قطعه زمین رفع شده است.
4-4 کاهش احتمالی در صدورات CO2
5-نتیجه گیری

چکیده
به دلیل درصد به سرعت در حال افزایش جمعیت ساکن مراکز شهری، نیازی به تاکید بر تقاضای انرژی در این شهرها و استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به جای سوخت های فسیلی وجود دارد. در این مقاله، ما یک مدل فضایی را برای تعیین پتانسیل در هر قواره زمین برای استفاده از انرژی زمین گرمایی کم عمق برای گرمسازی فضا و آب گرم ایجاد کرده ایم. این روش براساس گرمسازی فضا و تقاضای انرژی برای گرمسازی فضا و آب گرم در هر ساختمان و پتانسیل استخراج گرمای ویژه سطح زیرین در هر قواره زمین می باشد. با این اطلاعات، همراه با فضای موجود در هر قواره زمین برای سوراخ های گمانه زنی درصد تقاضای انرژی که می تواند توسط انرژی زمین گرمایی تامین شود، محاسبه می شود. کاهش پتانسیل در صدورات CO2 باید همگی انرژی زمین گرمایی استفاده شده ممکنی باشد که نیز محاسبه می شود. روش مزبور در شهر لودویگزبرگ المان بکار بسته شده و مشخص گردید که صدورات CO2 می تواند احیانا تا 29.7% کاهش یابد اگر کلیه الزامات فضا و گرمسازی آب توسط انرژی زمین گرمایی فراهم شود که در قابلیت پایداری یک شهر نقش دارد. روش اجرای ساده ای دارد و می تواند در سایر شهرها بکار بسته شود چرا که داده های استفاده شده باید به سهولت در دسترس باشد. مزیت دیگری همان اجرا روی پلتفورم انرژی شهری هوشمند مبتنی بر وب است که به بهره برداری تعاملی از راه حل ها درون یک شهر امکان می دهد.
1. مقدمه
تا سال 2030 پیش بینی شده است که تقریبا 60 درصد از جمعیت جهان در مناطق شهری زندگی خواهند کرد. در اتحادیه اروپا EU تعداد 74 درصد از کل جمعیت در نواحی طبقه بندی شده طبق دفاتر آمار ملی به عنوان مناطق شهری زندگی می کنند. با چنین رشدی در شهرهای نواحی شهری، قابلیت پایداری یک مفهوم کلیدی هنگام برنامه ریزی برای آینده شده است. از زمان گزارش Brundtland مسائل قابلیت پایداری بویژه صدورات CO2 و تمام شدن سوختهای فسیلی از طریق افزایش مصرف سوخت در شهرهای رو به رشد در برنامه سیاسی بوده است. اتحادیه اروپا این نیاز را در راهکار رشد EU2020 خود تایید کرده است که هدفش کاهش صدورات CO2 تا 20 درصد با افزایش سهم منابع انرژی تجدیدپذیر در تولید انرژی تا 20 درصد و بهبود کارایی انرژی تا 20 درصد تا سال 2020می باشد. بعلاوه یک هدف طولانی مدت EU تا سال 2050 کاهش صدورات گاز گلخانه ای تا دست کم 80 درصد در مقایسه با سطوح 1990 می باشد.نیاز به رهیافت به برنامه ریزی شهری با یک دیدگاه به عدم قرارگیری بار زیادی روی زمین و منابع اکنون همه جا پذیرفته شده است. ولیکن برای اینکه شهرها قابلیت پایداری کاهش انرژی و استفاده از آن را تضمین کنند، منابع انرژی تجدیدپذیر باید در برنامه های رشد شهری گنجانده شوند. در نتیجه، پروژه اروپایی MUSIC راه اندازی گردید تا کاهش CO2 را بوسیله پتانسیل های انرژی تجدیدپذیر درون پنج شهر ابردین و گنت و لودویگزبرگ و مونتریل و روتردام مطرح سازد. یک سیستم پشتیبانی تصمیمات مبتنی بر وب به نام پلتفورم انرژی شهر هوشمند ایجاد گردید تا قابلیت بررسی راه حل های پایدار براساس پتانسیل های انرژی تجدیدپذیر را در کل شهر با یک درجه تفکیک بالای تصویر برای کاربران متعدد فراهم سازد.
ضروری است تقاضای انرژی را در مقیاس شهری، و پتانسیل استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مختلف را برای انجام این تقاضا ارزیابی کنیم. فرد باید تعیین کند که کدام نوع انرژی تجدیدپذیر یا ترکیبی از آن برای یک شهر بهترین گزینه می باشد و نیز اثری که روی کاهش صدورات CO2 دارد باید تعیین شود. انرژی زمین گرمایی کم عمق یک راهی است که تاکید کمتری نسبت به پتانسیل های انرژی باد و خوشید برای شهرها دریافت کرده است. ما این کمبود را با تاکید خاصی بر اینکه چگونه تراکم و اشکال الگوی شهری بر پتانسیل انرژی و ظرفیت آن برای رفع تقاضای مصرف اثر دارند، مطرح کرده ایم.
انرژی خورشید و باد هدف اصلی مطالعات در زمینه پتانسیل برای استفاده از این منابع انرژی تجدیدپذیر می باشد. سیستم های اطلاعات جغرافیایی GIS برای متناظرسازی قابلیت تناسب رده های پوشش زمین با پتانسیل انرژی خورشیدی و باد بالا استفاده شده است. اغلب مطالعات در یک سطح منطقه ای متمرکز بوده اند. Voivontas و همکارانش برای مثال به محاسبه تقاضای گرمسازی آب برای یک ناحیه مسکونی و نیز پتانسیل استفاده از انرژی خورشیدی برای رفع این تقاضاها پرداخته اند. ارزیابی های پتانسیل انرژی خورشیدی نیز در مقیاس شهری توسط Bergamasco & Asinari اجرا شده است که یک روش ساده ای را برای ارزیابی قابلیت سقفی صفحات خورشیدی برای شهر تورین ابداع کرده اند درحالیکه Brito و همکارانش یک روشی را برای تخمین پتانسیل فوتوولتاژی یک ناحیه شهری با استفاده از داده های LiDAR و بسط تحلیلگر خورشیدی برای ArcGIS ی ESRI ابداع کرده اند. Mastrucci و همکارانش در سال 2015 یک پلتفورم انرژی شهری هوشمند را برای ارزیابی ترکیبی مصرف برق خانوار و پتانسیل PV در مقیاس شهری برای شهر روتردام بکار بستند.
در مقایسه با باد و خورشید، انرژی زمین گرمایی کم عمق علی رغم اینکه یک انتخاب احتمالا خوبی به دلیل موجودیت نامحدود آن است، کمتر به خوبی مطالعه شده است. این انرژی می تواند انرژی سالیانه را فراهم سازد و به عوامل خارجی مانند پوشش ابری همانند صفحات خورشیدی یا باد برای توربین های بادی بستگی ندارد. استفاده از انرژی زمین گرمایی به طور روزافزونی متداول شده است که یک نیروی حرارتی نصب شده تخمین زده شده برای استفاده مستقیم سال 2009 مععدل 48493 Mwt بوده است که نشان دهنده رشد سالیانه از 2005 تا 2010 به اندازاه 11.4 درصد است. این مقدار معادل یک صرفه جویی در انرژی به اندازه 250 میلیون بشکه نفت سالیانه می باشد و یک کاهش در CO2 به اندازه 107 میلیون تن می باشد. کشورهای پیشرو در واحدهای نصب شده برای استفاده مستقیم همان امریکا، و چین و سوئد و المان و هلند می باشند. ولیکن یک پیشرفت آهسته این منبع انرژی به دلیل هزینه پایین نصب و صرف بودجه تاخیری اقتصادی کنونی وجود داشته است.
سوال مطرح شده در این مقاله این است که چگونه به سهولت قابلیت جایگزینی سوخت های فسیلی را با انرژی زمین گرمایی کم عمق برای رفع تقاضای گرمسازی فضا و آب گرم یک شهر ارزیابی نماییم. ما از یک روش جغرافیایی استفاده کرده ایم چرا که در مقیاس شهر، الگوی شهری به تقاضا و فضای موجود برای نصب مبدلهای حرارتی سوراخ گمانه زنی مربوط می شود. محاسبه پتانسیل روی یک قواره زمین براساس قواره زمین ارزیابی می شود و در این مقیاس خیلی زمانبر است و از اینرو یک روش GIS ساده (سیستم اطلاعات جغرافیایی) لازم است که اینکار را انجام دهد. ما از یک روش نمونه گیری برای تعیین اینکه چه تعداد سوراخ گمانه زنی را می توان در هر قواره زمین قرار داد استفاده می کنیم و تعیین می کنیم که چه درصدی از تقاضای انرژی را می توان انگاه با انرژی زمین گرمایی تامین نمود. بعد از آن تعیین می کنیم که کاهش پتانسیل در صدورات CO2 چقدر می شود اگر کلیه نصب های زمین گرمایی ممکنه در محل در ون شهر باشند. نتایج چنین تحلیلی را می توان به عنوان بوسیله برنامه ریزان شهری درون پروژه MUSIC هنگام ابداع برنامه های اصلی پایدارتری برای آن شهر مطابق با راهکار EU2020 استفاده نمود. داده های قابل دسترسی آسان در روش اجرا برای تضمین این امر استفاده می شود که فرایند در هر شهری از پروژه MUSIC قابل تکرار است و فراتر از دسترسی به داده های پایه یکسان می باشد.
به دلیل پایگاه داده هایی که به سهولت موجودند، شهر Ludwigsburg به عنوان یک مطالعه موردی استفاده شده است. روش ابداعی پایه ای برای یک محاسبه کننده انلاین مبتنی بر وب درون پلتفورم انرژی شهری هوشمند است که برپایه چارچوب نرم افزاری iGUESS می باشد. مقاله به ترتیب ذیل سازماندهی شده است . در بخش 2 ما به معرفی تکنولوژی انرژی زمین گرمایی کم عمق می پردازیم و متون علمی موجود درباره ارزیابی پتانسیل آن را به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر مرور می کنیم. در بخش 3 ما به معرفی داده ها و حیطه مطالعه موردی شهر Ludwigsburg می پردازیم. بعد از آن، ما یک توالی از روشهای محاسباتی را ارائه کرده ایم که نامش محاسبه تقاضای انرژی، قابلیت زمین گرمایی و درصد تقاضای انرژی فراهم شده توسط انرژی زمین گرمایی در سطح قواره زمین می باشد. بعد ما کاهش پتانسیل در صدورات CO2 را در مقیاس شهری محاسبه می کنیم. در بخش 4 ما نتایج هر زیرمدل را ارائه می کنیم. در بخش 5 ما نتیجه گیری می کنیم که روش تعیین پتانسیل زمین گرمایی یک شهر ساده و موثر بوده و اینکه یک کاهش معنی دار در صدورات CO2 می تواند از طریق انرژی زمین گرمایی برای گرمسازی فضا و آب گرم استفاده شود. نیز نتیجه گیری می کنیم که قسمتهای مسکونی به بهترین نحوی مناسب این نوع انرژی تجدیدپذیر هستند چرا که تقاضای انرژی تقریبا پایین است و فضای کافی موجود برای نصب یک سوراخ گمانه زنی روی قواره زمین برای رفع آن تقاضا وجود دارد. این امر طراحی محله های مسکونی پایدار را از لحاظ فشردگی برنامه ریزی تراکم (در برخی موارد که در آن انرژی زمین گرمایی کم عمقی را می توان استفاده کرد، یک الگوی شهری با فشردگی کمتری به طور پایدارتری درنظر گرفته می شود.) به زیر سوال می برد.

Abstract

Due to the rapidly increasing percentage of the population living in urban centres, there is a need to focus on the energy demand of these cities and the use of renewable energies instead of fossil fuels. In this paper, we develop a spatial model to determine the potential per parcel for using shallow geothermal energy, for space heating and hot water. The method is based on the space heating and hot water energy demand of each building and the specific heat extraction potential of the subsurface per parcel. With this information, along with the available space per parcel for boreholes, the percentage of the energy demand that could be supplied by geothermal energy is calculated. The potential reduction in CO2 emissions should all possible geothermal energy be utilised, is also calculated. The method is applied to Ludwigsburg, Germany. It was found that CO2 emissions could potentially be reduced by 29.7% if all space heating and hot water requirements were provided by geothermal energy, which would contribute to the sustainability of a city. The method is simple in execution and could be applied to other cities as the data used should be readily available. Another advantage is the implementation into the web based Smart City Energy platform which allows interactive exploration of solutions across the city.

1. Introduction

By 2030 it is predicted that almost 60% of the world’s population will live in urban areas. In the European Union (EU) 74% of the total population lives in areas classified by national statistical offices as urban.2 With such growth in urban centres, sustainability has become a key concept when planning for the future. Since the Brundtland report [30] sustainability issues are on the political agenda, particularly CO2 emissions and the depletion of fossil fuels through rising fuel consumption of growing cities. The EU has recognised this need in their EU2020 growth strategy [12] which aims at reducing CO2 emissions by 20%, increasing the share of renewable energy sources in energy production to 20% and improving energy efficiency by 20% by the year 2020. Furthermore, a long-term target of the EU, to the year 2050, is to reduce the greenhouse gas emissions by at least 80% as compared to 1990 levels. The need to approach urban planning with a view to not placing excess strain on land and resources is now widely accepted. However, in order for cities to ensure the sustainability of their energy production and use, renewable energy sources need to be included in urban growth plans. As a consequence, the European project MUSIC3 was launched to address CO2 reduction by renewable energy potentials within the five cities Aberdeen, Ghent, Ludwigsburg, Montreuil and Rotterdam. A web based decisions support system, the Smart City Energy Platform, was developed to enable multiple end users to explore sustainable solutions based on renewable energy potentials across the entire city at a high resolution.

It has become necessary to assess the energy demand at urban scale, and the potential for using different renewable energy sources to fulfil this demand. One should determine which renewable energy type, or mix, would be best suited to a city, as well as the impact this would have on reducing CO2 emissions. Shallow geothermal energy is one alternative that has received less focus than wind and solar energy potentials for cities. We address this gap with a particular focus on how the density and forms of urban pattern impact on energy potential and capacity to meet consumption demand.

Solar and wind energy have been the main focus of attention of studies into the potential for using these renewable energy sources. Geographical information systems (GIS) have been used for suitability mapping of land cover classes with high solar and wind energy potential [3,15,24,29]. Most studies are focused at a regional scale. Voivontas et al. [29], for example, calculated the water heating demand for a residential region, as well as the potential for using solar energy to meet these demands. Assessments of solar energy potential have also been performed at urban scale by Bergamasco and Asinari [4], who developed a simple methodology for assessing the roof-top potential for solar panels for the city of Turin, while Brito, Gomes, Santos, and Tenedo’rio [8] developed a procedure to estimate the photovoltaic potential of an urban region using LiDAR data and the Solar Analyst extension for ESRI’s ArcGIS. Mastrucci et al. (2015) [20] applied the Smart City Energy Platform for the combined assessment of housing electricity consumption and PV potential at the urban scale for the City of Rotterdam.

Compared to wind and sun, shallow geothermal energy is much less well studied despite it being a potentially good choice due to its unlimited availability. It is able to provide energy year round and is not dependent on outside factors such as cloud cover as for solar panels, or wind for wind turbines. The use of geothermal energy is becoming increasingly popular, with an estimated installed thermal power for direct utilisation in 2009 of 48,493 MWt, showing an annual growth from 2005 to 2010 of 11.4%. This equates to an energy saving of 250 million barrels of oil, annually, and a reduction in CO2 of 107 million tonnes [18]. The leading countries in installed units for direct use are the US, China, Sweden, Germany and the Netherlands. However, there is slow development of this energy resource due to the high cost of installation and the current economic downturn hampering spending [19].

The question addressed in this paper is how to easily assess the potential for replacing fossil fuels with shallow geothermal energy in order to satisfy the space heating and hot water demand of a city. We use a geographical approach as, at city scale, the urban pattern is relevant to the demand and the space available for the installation of borehole heat exchangers. The potential calculation is assessed on a parcel by parcel basis, which is intensive at this scale and therefore a simple GIS (geographical information system) method was required to carry this out. We use a sampling method to determine how many boreholes could fit onto each parcel and determine what percentage of the energy demand can then be supplied by geothermal energy. Following this, we determine the potential reduction in CO2 emissions if all possible geothermal installations are put in place within the city. The outcomes of such an analysis can be used by urban planners within the MUSIC project when developing more sustainable master plans for the city, in accordance with the EU2020 strategy. Easily obtainable data have been used in the methodology to ensure that the process is replicable in any city of the MUSIC project and beyond with access to the same basic data.

Due to the readily available dataset, the city of Ludwigsburg was used as a case study. The developed methodology will be the basis for a web based online calculator within the Smart City Energy Platform4 which is based on the software framework iGUESS [1]. The article is organised as follows. In Section 2, we introduce shallow geothermal energy technology and review the literature on the assessment of its potential as a renewable energy source. In Section 3, we introduce the data and the case study area of Ludwigsburg. Following this, we present a sequence of computational methods, namely the calculation of energy demand, the geothermal potential and the percentage of the energy demand satisfied by geothermal energy at parcel level. We then calculate the potential reduction in CO2 emissions at city scale. In Section 4, we present the results for each submodel. In Section 5, we conclude that the methodology for determining the geothermal potential of a city is simple and effective and that a significant reduction in CO2 emissions can be achieved through using geothermal energy for space heating and hot water. We also conclude that residential dwellings are best suited to this type of renewable energy as the energy demand is relatively low and there is enough space available for the installation of a borehole on the parcel to cover this demand. This questions the design of sustainable residential neighbourhoods in terms of compactness or density planning e in certain cases, where shallow geothermal energy can be utilised, a less dense urban pattern would be considered more sustainable..

مدلسازی مبتنی بر GIS پتانسیل انرژی زمین گرمایی کم عمق برای کاهش صدورات CO2 در نواحی شهری

GIS-based modelling of shallow geothermal energy potential for CO2 emission mitigation in urban areas

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
در گذشته تقاضای انرژی جهان به استفاده از سوختهای فسیلی تجدید ناپذیر برای تولید انرژی، کاربردهای حمل و نقل و صنعت متکی بود. انتشار گازهای احتراق این سوخت ها علل اصلی گرمایش جهانی و بسیاری از پیامدهای زیست محیطی است. کاهش ذخایر نفت خام جهان و افزایش رو به وخامت شرایط آب و هوایی مرتبط به استفاده از سوخت های فسیلی محققان را به جستجو برای سوختی جایگزین و کارآمد در سال های اخیر برانگیخته است. یکی از امیدوار کننده ترین سوخت های جایگزین، بیودیزل است که توجه سراسر جهان را به خود جلب کرده است. این بدان علت است که مزایای مهمی نسبت به دیزل پتروشیمی متداول دارد.
این سوخت با نقطه اشتعال بالا و کاهش خوب در پروفایل انتشار گاز گلخانه ای تجدید پذیر، زیست تخریب پذیر و غیر سمی است. بیودیزل که تحت عنوان FAME شناخته می شود متیل استرهای اسید چرب آزاد است که از منابع چربی و روغن مشتق شده است. فرایندهای مختلفی در تولید بیودیزل از روغن های گیاهی و چربی های حیوانی وجود دارند که در آن تبادل استری فرآیند کلیدی است و مهمترین فرآیند برای تولید سوخت پاک و سازگار با محیط زیست است. تبادل استری معمولا با استفاده از الکل های اولیه و ثانویه انجام می شود. Fukuda و همکاران گزارش دادند که متانول و اتانول در تولید بیودیزل بیشترین استفاده را دارند، اما متانول با توجه به هزینه پایین آن ترجیح داده می شود. بیودیزل از طریق تبادل استری روغنهای خوراکی تولید شده اند. در حال حاضر بیش از 95 درصد بیودیزل تجاری از روغن خوراکی مانند پنبه دانه، کلزا، نخل، روغن آفتابگردان و روغن سویا تولید می شود. پارامترهای متعددی وجود دارد که بر راندمان تولید بیودیزل از طریق تبادل استری روغن های گیاهی تاثیر می گذارند. آنها نسبت مولی الکل/ روغن، غلظت کاتالیزور، دمای واکنش، زمان واکنش و سرعت همزدن می باشند. بهینه سازی واکنش تبادل استری نیاز به تعداد زیادی آزمایش و ابزار ریاضی دارد که می تواند تاثیر هر پارامتر را فرآیند واکنش و برهمکنش های آنها پیش بینی کند. روش سطح پاسخ برای بهینه سازی تولید بیودیزل از مواد خام مختلف و انواع مختلف کاتالیزورها موفقیت آمیز بوده است. در این مطالعه، روش سطح پاسخ در ترکیب با طراحی کامپوزیت مرکزی برای بهینه سازی تبادل استری روغن پنبه دانه با متانول در حضور هیدروکسید پتاسیم در بیودیزل مورد استفاده قرار گرفت.

2. مواد و روش ها
2.1 مواد
روغن تصفیه شده پنبه دانه از Shoprite Enugu تهیه شد و واکنشگرها از Head Bridge Onitsha و دیزل پتروشیمی از ایستگاه پرکنی Awka، Anambra State نیجریه به دست آمد.

2.2 مواد و روش ها
یک مقدار دقیق از روغن اندازه گیری و داخل یک مخزن مخروطی ریخته شد. روغن ابتدا تا 50 درجه سانتیگراد گرم شد (با استفاده از حمام آب با تنظیم کننده دما). یک مقدار خاص از قرص های هیدروکسید پتاسیم وزن شد و در مقادیر مورد نیاز متانول حل گردید. سپس محلول متوکسید پتاسیم به روغن پیش گرم شده در فلاسک شیشه ای سه دهانه 250 میلی لیتری اضافه شد و در دمای خاص بر روی یک همزن مغناطیسی با سرعت ثابت 300 دور در دقیقه قرار گرفت. اجازه داده شد که واکنش در یک زمان تعریف شده انجام و سپس متوقف شود. محصول واکنش به مدت یک شب برای ته نشینی مناسب بیودیزل تولید شده نگهداشته شد. محصول با استفاده از قیف جداکننده از گلیسرول جدا شد. سپس، 50 میلی لیتر آب اندازه گیری و به آرامی بر روی نمونه محصول ریخته شد تا آن را تمیز کند. مخلوط به تدریج برای جلوگیری از تشکیل فوم هم زده شد و به مدت یک شب دو فاز ته نشین گردید: فاز ناخالص آب و فاز بیودیزل. مخلوط دو فاز با استفاده از قیف جداکننده جدا شد. سپس لايه بيوديزل به مدت 1 ساعت تا دماي 100 درجه سانتيگراد حرارت داده شد تا مولكولهاي آب باقيمانده در آن تبخير شود. درصد تولید بیودیزل با مقایسه وزن لایه بیودیزل با وزن روغن تصفیه شده پنبه دانه مورد استفاده قرار گرفت.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

In the past the world energy demand has relied on nonrenewable fossil fuels for energy generation, transportation and industrial applications. The gaseous emissions from the combustion of these fuels are the principal causes of global warming and many environmental consequences. The depletion of world crude oil reserves and increased deteriorating climate conditions associated to the use of fossil fuels have stimulated the search for an alternative and efficient fuel by many researchers in recent years. One of the most promising alternative fuels is biodiesel, which has attracted attention worldwide [1]. This is due to its overwhelming benefits over the conventional petro diesel. It is renewable, biodegradable, and non-toxic, with high flash point and good reduction in greenhouse emissions profile [2,3]. Biodiesel is the free fatty acid methyl esters known as FAME, derived from fat and oil sources. There are various processes that have been adopted in the production of biodiesel from vegetable oils and animal fats among which transesterification is the key and foremost important process to produce the cleaner and environmentally safe fuel [4,5]. The transesterification is usually carried out using primary and secondary alcohols. Fukuda et al. [6] reported that methanol and ethanol are most frequently used in the production of biodiesel but methanol is more preferred due to its low cost. Biodiesel has been produced through transesterification of edible oils [1]. Presently, more than 95% of commercial biodiesel is produced from edible oil, such as cotton seed, rapeseed, palm, sunflower and soybean oil [3]. There are several parameters that affect the yield of biodiesel through transesterification of vegetable oils. They are alcohol/oil molar ratio, catalyst concentration, reaction temperature, reaction time and agitation speed. The optimization of transesterification reaction requires a large number of experiments and mathematical tool that can predict the effect of each process parameter of the reaction and their interactions. Response surface methodology has been successfully applied to the optimization of biodiesel production from different raw materials and different types of catalysts. In this study, response surface methodology in combination with central composite design was applied to optimize the transesterification of refined cottonseed oil with methanol in the presence of potassium hydroxide to produce biodiesel.

2. Materials and methods

2.1. Materials

Refined cotton seed oil was obtained from Shoprite Enugu, reagents from Head Bridge Onitsha and petro diesel was obtained from Total filling station Awka, Anambra State, Nigeria.

2.2. Methods

A precise quantity of the oil was measured and poured into a conical flask. The oil was pre-heated to 50
C (using water bath with temperature regulator). A specific amount of potassium hydroxide pellets was weighed and dissolved in the required amount of methanol. The potassium methoxide solution was then added to the pre-heated oil in a 250 ml three-neck glass flask and placed on a hot plate magnetic stirrer at a particular temperature with a constant speed of 300 rpm. The reaction was allowed to stand for a defined time and then stopped. The product of the reaction was kept overnight for proper settling of the biodiesel produced. The product was separated from glycerol using separating funnel. Then, 50 ml of water was measured and poured gently on the product sample to purify it. The mixture was gently stirred to avoid foam formation and was left overnight to settle into two phases namely; water-impurity phase and biodiesel phase. The two phase mixture was separated using separating funnel. The biodiesel layer was then heated to 100
C for 1 h to evaporate the remaining water molecules in it. The percentage of the biodiesel yield was determined by comparing the weight of layer biodiesel with the weight of refined cottonseed oil used.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
مقدمه
پیش زمینه
مواد و روش ها
یاد داشتی در خصوص اثرات بازخورد بین بخشی
نتایج
مجموعه مشخصات 1: براورد های سالانه، اثرات ثابت
مجموعه مشخصات 3: تغییر سالانه، OLS
مجموعه مشخصات 4: تغییرات دهه
بحث و نتیجه گیری
رشد اقتصادی و کشاورزی صادراتی
آیا مورد ماتو گرسو قابل تعمیم است؟
هزینه توسعه

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

 مقدمه
بین سال های 2000 و 2005، سطح زیر کشت سویای برزیل از 13.6 به 23.4 میلیون هکتار افزایش یافت. ایالت ماتو گروسو چهار میلیون هکتار از این بخش را شامل می شود. هزینه های زیست محیطی این افزایش سطح زیر کشت به طور کامل تعیین شده است. تولید سویا در این ایالت با جنگل زدایی از طریق تبدیل مناطق جنگلی به کشت زار ها و به طور غیر مستقیم از طریق تاثیر بخش کشاورزی بر بازار های منطقه ای و تصمیمات سرمایه گذاری حاصل شده است. در این مقاله ما به بررسی تاثیر تولید سویا بر روی توسعه اقتصادی منطقه ای می پردازیم. به طور ویژه هدف ما براورد تغییرات اجتماعی اقتصاادی شهری به صورت تابعی از تولید کشاورزی محلی است. به این ترتیب ما نشان می دهیم که در طی دهه اخیر، در ماتوگروسو، کشت سویا منجر به رشد عظیمی در اشتغال بخش رسمی غیر کشاورزی نظیر(خدمات،تجارت،ساخت وسازومدیریتعمومی،آموزش وبهداشت)،درتولید ناخالص داخلی غیرکشاورزی، در جمعیت شهری ،و در تولید گازهای گلخانه ای شبانه،که شاخصی برای فعالیتهای اقتصادی است شده است. هم چنین نشان داده می شود که این رشد ارتباط نزدیکی با نرخ بازده تولید سویا دارد. در نتیجه، استدلال ما این است که اکرچه کشاورزی صادرات محور کانال مهمی برای رشد اقتصادی در بخش های غیر کشاورزی است، این رشد بستگی به هزینه های ورودی و قیمت های بازاری دارد.
این تحقیق مستقیما به بررسی بحث های فعلی در خصوص پتانسیل سیستم های کشاورزی می پردازد. در ماتو گروسو و یا به طور کلی در برزیل، شواهد روز افزونی وجود دارد که نشان می دهد کشت سویا که یک بخش عظیم برای بازار های بین المللی است اثر مهمی بر توسعه منطقه ای دارد. به طور ویژه، تحقیقات قبلی نشان داده سات که اگرچه مناطق تولید سویا، بی عدالتی بالایی را دارند، با این حال درامد متوسط بالا،شاخصتوسعه انسانیبالاتر،نرخفقرپایینتر،ومدارسبهتر را دارا می باشند(12-14). این مطالعه بر اساس تحقیقات گذشته به تشخیص و اندازه گیری اثر کشاورزی سویا بر روی یک سری از شاخص های اجتماعی اقتصادی و نیز بررسی اثر تولید سویا بر روی اشتغال و فعالیت اقتصادی غیر کشاورزی می باشد.
برای انجام این تحلیل ما بر روش های تحلیل مکانی و اقتصاد سنجی و نیز مجموعه داده های مکانی شاخص های اجتماعی و بیوفیزیکی استناد می کنیم. ما بر تاثیر کشاورزی بر تغییرات در (1) انتشار گاز (اندازه گیری فعالیت های اقتصادی شهری)؛ (2) جمعیتشهری؛ (3) تولیدناخالصداخلی غیرکشاورزی؛و (4) اشتغالغیرکشاورزی تاکید داریم. نتایج نشان می دهد که نه تنها تولید سویا منجر به بهره وری مثبت در این متغیر های اجتماعی اقتصادی می شودف بلکه تغییرات سالانه در نرخ بازده تولید ایجاد خواهد شد. اگرچه نشان داده شده است که سیستم های کشاورزی تجاری بر بخش های غیر کشاورزی تاثیر دارد، با این وجود باید احتیاط کرد که شرایط طبیعی و سازمانی برای کشاورزی در ماتو کروس موجب تشدید تاثیر اقتصادی شده است. با این حال در شرایط مناسب، پیشنهاد ما این است که سیاست گذارانی که به دنبال بهبود توسعه اقتصادی هستند باید بر توسعه محصولات بازار محور با نرخ بازده بالا تاکید بیشتری داشته باشند.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Introduction

Between 2000 and 2005 Brazil’s soybean area expanded from 13.6 to 23.4 million hectares. Mato Grosso State, on its own, accounted for nearly four million hectares of this expansion [1]. The environmental costs of this growth have been carefully documented. Soybean production in Mato Grosso has been widely tied to deforestation, directly, via the conversion of forest areas to cropland, and indirectly, through the sector’s impact on regional land markets and investment decisions [2–5]. In this article we consider the impact of soybean production not on the regional environment, but on regional economic development. Specifically, our objective in this research is to estimate urban socioeconomic change as a function of local agricultural production. Here we show that over the past decade, in Mato Grosso, soybean agriculture has led to rapid growth in formal sector employment outside of agriculture (services, commerce, construction and public administration, education and health), in non-agricultural GDP, in urban population, and in nighttime light emissions, a proxy measure for economic activity. We also show that this growth is closely tied to returns to soybean production. Consequently, we argue that while export oriented agriculture may pose a viable channel for broader economic growth in non-agricultural sectors, this growth will remain dependent on exogenously determined input costs and market prices. This research directly engages with ongoing discussions over the potential of agricultural systems built on exports to serve as drivers of local economic development [6–11]. In Mato Grosso, or in Brazil more broadly, evidence increasingly suggests that soybean agriculture, which is largely producing for international markets, has had an important impact on regional development. Most notably, previous research has suggested that while soybean producing areas exhibit increasing levels of inequality, they also exhibit higher median incomes, higher human development indices, lower poverty rates, and better schools [12–14]. Our work builds on these past studies by not only recognizing and measuring the impact of soybean agriculture on a series of socioeconomic indicators, but by examining the effect of soybean production on employment and non-agricultural economic activity. To conduct our analysis we draw on methods from both econometrics and spatial analysis, and from a spatial dataset of biophysical and social indicators. Specifically, we focus on the influence of agriculture on changes in (1) nighttime light emissions (a measure of urban economic activity); (2) urban population; (3) non-agricultural GDP; and (4) non-agricultural employment. Our results suggest that not only is soybean production leading to positive gains in these socioeconomic variables, but that the year by year magnitude of change closely tracks regional returns to production. While we show that commercial agricultural systems can have an impact on non-agricultural sectors, we nevertheless caution that institutional and natural conditions for agriculture in Mato Grosso may have amplified the economic impact. However, in an appropriate context, we suggest that policymakers seeking to promote economic development may wish to focus on developing high-return, market-oriented crops, in addition to supporting widely distributed improvements in productivity among small farmers.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

پایش عملکرد وظیفه بیمار می‌تواند از طریق استفاده از کمربند مخزن استاندارد ( توسط اکثر فروشندگان اسکنر تصویربرداری ارائه شود) تحقق یابد، که توسط تکنولوژیست‌ تصویربرداری MR قبل از شروع جلسه اسکن بکارگرفته می‌شود. پایش بهنگام عملکرد وظیفه بیمار می‌تواند از طریق ارزیابی شکل موج/دم تنفسی انجام شود، اگر فرکانس منظم تنفس‌ها و سازگاری دامنه گردش دیواره سینه در طول اولین اجرا مشاهده نشد، سپس کار تکرار می‌شود، معمولاً با بهبود در درجهء انطباق کار و کاهش برآیند نویز فیزیولوژیک روی تصاویر BOLD CVR مغز مشاهده می‌شود.
با وجود نگرانی‌ها در بررسی‌ها تحقیق راجع به فقدان کمیت مطلق CVR، با استفاده از عکس‌برداری BH CVR، متغیر قابلیت تکثیر/ تکرارپذیری و متغیر انطباق کاربر همانگونه که در بالا توضیح داده شد، ما پی بردیم که چنین تکنیکی کاملاً مناسب برای ارزیابی نسبی موضعی CVR در محیط ضایعات ساختاری مغزی مانند تومورهای مغزی هستند. در چنین مواردی، برای تشخیص پتانسیل NVU، مل فقط نیاز به ارزیابی CVR نسبی (ضایعات مجاور موضعی CVR نزدیک قشر نیمکره عادی طرف مقابل) داریم. علاوه بر این، ما نیاز به تمرین بیماران در جلسه آموزشی قبل اسکن به دلایل نیاز بیان می‌کنیم : 1) ارزیابی مناسب عملکرد وظیفه بیماران می‌تواند ایجاد شود، 2) آشنایی بیمار با دستورالعمل‌های وظیفه می‌تواند وظیفه انطباق را تضمین کند 3) استرس بیماران قبل از ورود به محفظه اسکنر می‌تواند به حداقل برسد. تکنولوژیست‌ها تصویربرداری MR سپس دستورالعمل‌ها را برای تقویت بیشتر قبل از عملکرد عادی بیماران نمونه BH در اسکنر تکرار می‌کنند. چنین آموزش قبل اسکن می‌تواند حداقل در 5 دقیقه برای اغلب بیماران انجام شود و می‌تواند در یک جلسه آموزشی قبل اسکن طولانی‌تر برای معاینات آزمایش عکسبرداری قبل جراحی fMRI بالینی سازماندهی شود. ما به موفقیت مشابهی را در مزیت‌های رشته بالاتر پی‌بردیم. شکل 1 مثالی را از بیماری نشان می‌دهد که دارای گلیومای درجه پایین پریرولاندیک چپ هست و پروتکل‌های منحصربفرد BH در دو سطح 3T و 7T اجرا شد.
با این وجود برخی تناقضات در عملکرد کار BH وجود دارد. این‌ها، بیماران مبتلا به فراموشی یا مشکلات درک زبان می‌باشند و بیماران مبتلا آسیب‌های شدیدی بینایی که نمی‌توانند نشانه‌های متنی بصری را بخوانند که به عنوان دستورالعمل‌های وظیفه‌ای درون اسکنر استفاده می‌شوند. علاوه بر این، بیماران درشت هیکل که عیناً در تناسب با محفظهء داخلی اسکنر تصویربرداری MR خیلی بزرگ هستند یا بیمارانی که خیلی بلند قد هستند که گردش قفسه سینه درون اسکنر اجرا نمی‌شود. علاوه بر این بیماران دارای اختلالات شدید تنفسی همچون آمفیزم یا برونشیت مزمن که ممکن است فشار ناقص پایه سطوح کربن دی اکسید افزایش یابد، ممکن است درجه یکسان هایپرکانه را در طول مدت عملکرد وظیفه BH همانند فرد دارای وضعیت‌های عادی تنفسی تجربه نکند بنابراین عکسبرداری BOLD CVR با استفاده از کار BH ممکن است در این افراد موفقیت‌آمیز نباشد.

کاربردهای تصویربرداری BH CVR برای عکسبرداری قبل جراحی
مورد بالینی زیر ارزش تصویربرداری قبل جراحی معاینات بالینی BOLD Fmri توضیح می‌دهد.
شکل 2 بیمار مرد 42 ساله مبتلا به الیگوآستروسیتما درجه پایین ارتشاحی دوطرفه غیرپیشرفته T2/FLAIR (بصورت اولیه در سمت راست) توسعه‌یافته در لوب آهیانه سمت چپ (درجه دوم سازمان جهانی بهداشت) را نشان می‌دهد که تقریباً دوسال قبل از نمایش تحت برش ساب توتال قبلی قرارگرفت و الان با پیشرفت مداوم تومور نشان داده است. اگر چه درجه متوسط فعال‌سازی همگرای عملکرد منطقه ورنیکا در طول حاشیه فوقانی-خلفی توده مشاهده می‌شود کل وسعت فعال‌سازی منطقه ورنیکا و فعالسازی لوب جداری جلویی (گیرنده زبان) نمی‌تواند بصورت قابل اعتمادتری نشان داده شود. مناطق ثابت در CVR روی تصاویر BH CVR در قشر لب آهیانه‌ای چپ به شدت در مناطق ارتشاح توموری کاهش می‎یابد که NVU در این بیمار بدون علامت بالینی حدس زده شد. فعال‌سازی وظایف 5 زبان مختلف (تولید واژه نامفهوم، تکمیل جمله، قافیه گفتن، خواند درک مطلب و گوش دادن به داستان مثبت) در دو لایه آناتومیکی محوری و ساجیتال روی تصاویر آناتومیکی T1-وزن دهی شده نمایش داده شده است. به کمبود نسبی فعال‌سازی زبان در لوب آهیانه چپ توجه کنید که احتمال دارد به دلیل NVU باشد. ترسیم موج/دم تنفسی عملکرد عالی کار را تعیین می‌کند. با توجه به این محدودیت‌ها موضع‌سازی fMRI، بیمار تحت برش مغز هوشیارانه با تصویربرداری محرک-قشری در حین جراحی قرار می‌گرفت.

فیزیولوژی و ذخیره عروق مغزی CVR
زمانیکه مقاومت جریان به دلیل انسداد جریان داخلی یا خارجی افزایش می‌یابد، یک پاسخ اتساع رگ در بخش‌ها عادی رگی به حفظ جریان خون توسعه می‌یابد. پیری ذخیره رگ وقتی اتفاق می‌افتد که این مکانسیم جبرانی به حداکثر می‌رسد. تحت این شرایط، تصور می‌شود که هیچ اتساع رگی اضافی حتی با دیگر محرک‌های اتساع رگ یعنی با منبع نورونی احتمال ندارد. اگر جفت‌شدگی عصبی‌عروقی فرسوده شود، سپس تقویت جریان خون در پاسخ به تحریک نورونی اتفاق نمی‌افتد و امواج BOLD افزایش مورد انتظار را نشان نمی‌دهد که منجر خطاهای نوع دو حین آزمایشات fMRI می‌شود. هنگام آزمایش CVR با استفاده از یک محرک CO2 در بیماران دارای هر شرایط بیماری که مقاومت عروقی تغییر می‌دهد، این شیوه که CO2 بکارگرفته می‌شود حداقل عنصر بحرانی در ارزیابی اثر بیماری روی راکتیویتی بافت است. روش‌های مورد استفاده در تحلیل ارتباط میان تغییرات CO2 و جریان خون حیاتی‌تر هستند. اگر نیاز به قابلیت تکثیر مهم باشد، پس دانستن سطوح CO2 شریانی حیاتی است. ارتباط میان CO2 و جریان خون از یک منحی سیگموئیدی درک می‌شود (شکل3). از آنجاییکه ذخیره عروقی از طریق اتساع جبرانی رگ در پاسخ به افزایش تنگی (مقاومت) عروق مصرف می‌شود، هیچ تغییری در راکتیویتی مشاهده نمی‌شود زیرا منحنی سیگموئیدی در طول یک دامنه نسبتاً خطی است. با این وجود با افزایش در تنگی عروقی، شیب منحنی کاهش می‌یابد که همسطح‌سازی راکتیویتی در تغییرات افزیشی یکسان در CO2 نشان می‌دهد. افزایش اضافی در تنگی به اتساع رگی حداکثر منجر می‌شود. کف عروقی به افزایشات بیشتر در CO2 پاسخ نمی‌دهد. در این نقطه، مقاومت جریان به حداقل مطلق می‌رسد. وقتی که این وضعیت بصورت بالینی مشاهده شود، جریان خون در حوزه عروقی تحت تأثیر به فشار خون تبدیل می‌شود- حمله‌های ایسکمیک موقتی همودینامیکی و وابسته یا حتی سکته می‌تواند رخ دهد. اگر محرک عمومی اتساع عروقی مانند کاهش فشار یا هایپرکاپنه رخ دهد، سپس این پدیده مخفی می‌تواند توسعه یابد که جریان خون از منطقه دورتر هدایت می‌شود و حداکثر اتساع عروقی ایجاد می‌شود. عکسبرداری این تصاویر در مغز که این فیزیولوژی را دارند، برای طبقه‌بندی خطر آسیب ایسکمیک (2-5 دفعه بالاتر، اگر ناگهان ارائه شوند) و برای روایی توانایی بافت در پاسخ به محرک fMRI (شکل 4).
این مشکل پیچیده‌تر می‌شود، با این وجود ذخیره در بافت آسیب دیده کاملاً ضعیف نمی‌شود. اگر بافت مقداری ظرفیت اتساع عروقی را حفظ کند، پس یک محرک کوچک CO2 باید یک پاسخ مثبت BOLD را موجب شود. یک محرک کمی بالاتر CO2 با این وجود ممکن است ذخیره بافت را ضعیف کند، با کاهش دادن مقاومت جریان بافت عادی در یک درجه بزرگ‌تر، جریان از یک بافت دورتر با ذخیره ابتدایی پایین‌تر هدایت می‌شود. وجود یا فقدان فیزیولوژی ناگهانی بنابراین , به مقدار محرک CO2 بکارگرفته‌شده و تفاوت در ذخیره عروقی میان کف پروفیوژن بافت وابسته می‌شود . اهمیت این مشاهده این است که کف پرفیوژن با راکتیویتی مثبت در محرک‌های CO2 پایین ممکن است تضعیف شود و راکتیویتی منفی (جریان خون کاهش یافته در پاسخ به سطوح بالاتر CO2 مثلاً فیزیولوژی ناگهانی) توسعه یابد (شکل 5).
اگر محرک بیشتر از بیشینه بکارگرفته شود (استازولامید)، سپس آن منطقه عروقی در مغز با کمترین ذخیره عروقی ممکن است فیزیولوژی ناگهانی را نشان دهد، حتی اگر فقط بیماری تنگی-انسدادی حاشیه‌ای وجود داشته باشد که این بافت را تحت تأثیر قرار دهد. حتی پروفیوژین نرمال مغزی بایستی برای نمایش این اثر تحت یک محرک بیشینه انتظار داشت، زیرا مقاومت جریان (مقاومت ظاهری) کفه‌های پرفیوژن در ماده خاکستری و ماده سفید بصورت قابل توجهی تفاوت می‌کند. نفوذپذیری شریانی ماده سفید، مقاومت معمولی بیشتر 3-4 دفعه بالاتر نسبت به نفوذپذیری شریان‌های قشری دارند. با در نظرگرفتن پیچیدگی تمام این مسائل، ارزیابی صحیح وضعیت کمبودهای CVR، اندازه‌گیری تمام نسبت اتساع عروقی منحنی سیگموئیدی (فشار جداری پایه سطح کربن‌دی اکسید در mm Hg 20-15 بالای سطح پایه) را نیاز دارد. این ممک است کنترل دقیق CO2 را ترجیحاً با حفظ O2 ثابت نیاز دارد، در حالیکه CVR برای تمام افزایشات CO2 از ارزش‌های پایه در هایپرکاپنه معین عکس‌برداری می‌کند. در حالت عمومی، این بدون بکارگیری پروتکل‌های CO2 غیرعملی است که دامنه تمام این محرک‌ها را سازماندهی می‌کند. برآوردهای منطقی راکتیویتی را می‌توان با استفاده از تغییرات مرحله مشخص در محرک‌های CO2 همچون CO2 پایه در مقایسه با CO2 پایه + 10 mm HG یا حتی با تکنیک‌های BH بدست آورد. با این وجود، تکنیک‌های BH چالش‌های منحصربفردی در تحلیل CVR تحمیل می‌کند که بعداً بحث خواهد شد.
اگر پیگیری عکس‌برداری CVR بعد از مداخلات درمانی لازم باشد، پس محرک اتساع عروقی قابل تکثیر ترجیح داده می شود. اگر هدف اولیه بالینی بکارگیری ابزارهای fMRI برای محلی‌سازی قبل جراحی قشر سخنوری در ارتباط با نئوپلاسم‌های مغزی باشد، پس قابلیت تکثیر بیشتر از نگرانی در این محیط استفاده تنها نیست. نگرانی اولیه تحت این شرایط در بررسی مناسب بافت از نظر مدرک تضعیف ذخیره می‌باشد. اگر هرکس شرایط مطلوب را با استفاده از اکتساب بدون نویز BOLD در نظر بگیرد، کفه‌های عروقی که بصورت حداکثر اتساع عروقی دارند، کاهش‌های جریان خون در افزایشات کوچک CO2 را نشان خواهد داد. بنابراین تکنیک‌های BH که افزایشات کوچک اما تدریجی در CO2 را ایجاد می‌کند، به آسانی مناطق دارای ذخیره‌ تضعیفی را شناسایی می‌کند. بنابراین، کمیت‌سازی تغییر موج BOLD ضروری نیست زیرا فقط کاهش موج BOLD که زیاد کاهش نمی‌یابد، برای ایجاد تصاویر ذخیره تضعیف شده مورد نیاز است. ظرافت این ساخت در مستقل بودنش از هر نوع آستانه‌بندی برای تمایز کفه‌های پرفیوژن نرمال از غیرنرمال قرار گرفته است. مشاهده آسان هدایت تغییر موج BOLD در پاسخ به محرک‌ها برای تمام موارد مورد نیاز، است. پس تصاویر CVR می‌تواند با نمایش مناطق تغییر مثبت و منفی ساده شده باشد. اندازه تغییر مورد نیاز نیست. در زندگی واقعی، موج BOLD و کنترل CO2 عالی نیست. نویز قابل ملاحظه‌ای در تصاویر BOLD وجود دارد که بکارگیری دوباره محرک حین گرفتن تصویر را نیاز دارد تا موج را در حالت معنادار آماری از نویز استخراج کند. حذف فرکانس پایین پایه خوب شناخته شده امواج BOLD بایستی همچنین در نظر گرفته شود. بنابراین محرک CO2، باید به اندازه کافی در کاهش موج BOLD بزرگ باشد تا االزامات آماری را معناداری حفظ کند. افزایش طول مدت عکس گرفتن می‌تواند همچنین به بهبود موج کمک کند اما محدودیت‌های عملی برای انجام این وجود دارد. مطلوب‌ترین، وابستگی مطلق در کاهش موج در پاسخ به محرک اتساع عروقی ممکن است خیلی شدید باشد. افزایشات کوچک BOLD، برای مثال روی نظم یک آستانه 10% یا کمتر، ممکن است برای پیش‌بینی خطای نوع دو fMRI وابسته بالینی قابل پذیرش باشد. آستانه واقعی برای این هنوز شناسایی نشده است. با این وجود اگر پاسخ‌های کوچک مثبت BOLD قابل قبول در نظر گرفته ‌شوند، پس درجه بزرگتر پیچیدگی در تجزیه و تحلیل معرفی می‌شوند. اگر محرک CO2 کوچک باشد، ممکن است برای افتراق بافت دارای عروق معیوب از بافت نرمال خیلی مشکل باشد زیرا هر دو پاسخ مثبتی را نشان می‌دهند. اگر سپس محرک CO2 کمی بزرگتر ارائه شود، پس واکنش مجدد مثبت قبلی بافت ممکن است پاسخی منفی را نشان دهد که محدودیت اتساع عروقی حاصل می‌شود. از آنجایی که سطوح CO2 که با BH CVR تحقق می‌یابند، شناسایی می‌شوند و به دلیل اینکه وجود تغییر موج BOLD در بافت‌های آسیب دیده به افزایشات CO2 وابسته است، تصاویر نهایی CVR ممکن است انتظار برود که دارای صحت پیش‌بینی پایین‌تر برای خطاهای نوع دو fMRI نسبت خطاهای افرادی باشد که CO2 در آن‌ها بصورت دقیق کنترل می‌شد. با این اوصاف، قابل پیش‌بینی است استانداردسازی جعمیت مبتنی بر BH CVR که طول مدت BH ، تعداد تکرارها، الزامات حداقلی BOLD SNR و روش‌های تحلیل داده را شامل می‌شود، باید به تسکین این بافت کمک کند.
روش مورد استفاده تحلیل داده‌های نفس نگهداشتن CVR شایسته توضیح است. در مقایسه با داده‌های CO2 کنترل شده که محرک دقیقاً شناسایی می‌شود، سطوح نفس-نگهداشتن CO2 ناشناخته می‌ماند و مرجعی برای شکل موج CO2 برای پیشرفت در برابر موج BOLD وجود ندارد. ارتباط میان زمان فردی که نفس نگهداشتن را شروع می‌کند و افزایش بعدی CO2 خون مغزی ناشناخته است. مسلماً، تأخیر کمی مورد نیاز است که برای ایجاد بالاترین وابستگی میان CO2 و موج BOLD بکارگرفته شود. ما بصورت عملی پی‌بردیم که این تقریباً 11 ثانیه (داده‌ها منتشر نشده) باشد. روش دیگر برای ارزیابی این وابستگی استفاده از موج BOLD است که از یک ساختار وریدی صرفاً بزرگ مانند سینوس ساجیتال فوقانی اندازه‌گیری می‌شود. پس الگوهای زمانی از تغییر موج می‌تواند به عنوان پیشبرنده برای تحلیل همبستگی استفاده شود. بنابراین نیازی به استفاده از زمان تأخیر برای جبران وجود ندارد زیرا موج در مغز و سینوس ساجیتال تقریباً در زمان منحصربفرد است. با این وجود ما تفاوت‌هایی را بین تصاویر CVR مشاهده کردیم که با استفاده از روش تحلیل نوع دو ایجاد می‌شود. کار بیشتر در حوزه مسلماً برای ایجاد رویکردهای تحلیلی ارجح مورد نیاز است.

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

چکیده
. سطح متیلاسیون و الگوی اثر آن بر پیکر بندی دوباره کروماتین مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت اندام به طور فعال در حال رشد، در کوتاه مدت (6 ساعت) و بلند مدت (2 د 4 د) بلند و کم (10 میلی متر) و بالا (50 میلیمتر) دوز سی دی، از طریق یک روش پلی مورفیسم تقویت متیلاسیون حساس و رویکرد، بود. بیان یک عضو از خانواده، متیل،
همچنین توسط QRT-PCR مورد بررسی قرار گرفت. انتقال الکترونی فراساختار کروماتین هسته ای توسط میکروسکوپ مافوق هسته ای مورد بررسی قرار گرفت.
مقدمه
پایه و اساس زندگی بر روی زمین فتوسنتز فراهم می کند با تبدیل انرژی موجود در فوتون از نور خورشید به مواد شیمیایی انرژی است که به عنوان کاهش کربن به صورت کربوهیدرات های ذخیره شده، پروتئین و چربی است.
. علاوه بر این، این عمل با جدا کردن کربن دی اکسید از و انتشار اکسیژن را به اتمسفر ، در نتیجه تعریف جو و رانندگی چرخه کربن جهانی است.بیش از ده ها هزار سال ، رشد مداوم ازجمعیت روی کره زمین عمدتا توسط رانده شداهلی و تولید به طور فزاینده ای کارآمد از محصولات ،به طور خاص، در طول دو قرن گذشته است. با سرعت در حال کاهش ذخایر فسیلی نفت ، زغال سنگ و گاز طبیعی، بهره وری در حال حاضر کارخانه می شود به طور فزاینده ای به عنوان منبع انرژی مهم بلکه به عنوان یک کالا برای استفاده های صنعتی . قرعه کشی افزایش در محصولات گیاهی برای غذا و خوراک و میزان افزایش زیست توده گیاهی است که به سوخت و محصولات صنعتی تبدیل ، همراه با رشد مداوم جمعیت های انسانی ،رشد آینده را تهدید می کند . از سال 1961 تا 2012، جمعیت انسانی بیش از دو برابر از حدود 3000000000-7000000000 مردم و افزایش بیشتر به 9.3 میلیارد دلار برای پیش بینی سال 2050 (منبع: FAOSTAT). در طول این زمان، مقدار از زمین های زراعی برای تولید محصول باقی مانده است تقریبا مسطح، به این معنی که زمین های زراعی سرانه در حال کاهش داده های ارائه شده در. استنتاج حدسی روند مشاهده شده در طول 50 سال گذشته به آینده، تا سال 2050. این می شود از آشکار است که فاصله بین کل گندم زار که موجود است و این منطقه از گندم زار سرانه باز است، که بدان معنی است که زمین کمتر و کمتر قابل کشت است که به دسترس برای است هر فرد در این سیاره در آینده است. این روند همچنین نشان داده شده است درنشان می دهد که تنها معادل 25 درصد از مساحت یک زمین فوتبال سرانه در سال 2050در دسترس برای تولید محصول خواهد بود
نکته مهم، این حالات را برای گندم زار از دست رفته به حساب به فرسایش، شوری، رشد شهری و سایر عوامل تشدید،
مانند تغییر الگوی مصرف گوشت و در نتیجه به احتمال زیاد نشان دهنده یک چشم انداز خوش بینانه.
صرف نظر از میزان کاهش از گندم زار است که در دسترس سرانه، با توجه به انقلاب سبز، تولید کالری مواد غذایی در روز و فرد به طور پیوسته افزایش یافته است حدود 1.3 برابر از 2200 کیلو کالری در روز، 1 سرانه-1-2794 کیلوکالری D-1 سرانه-1 بین سال های 1961 و 2007 (شکل 3). این یک اصلی دست آورد، با توجه به اینکه جمعیت انسانی رشد کرده است در طول این مدت زمان 2.2-برابر شده است. با این حال، این موفقیت در آمد هزینه – افزایش 2.2 برابر در کالری مواد غذایی موجود سرانه که در طول 50 سال گذشته به دست آمده است که با وجود افزایش 7.3 برابر در مقدار کود نیتروژن دار استفاده شود (شکل 3) و ورودی بیش از 3 برابر بالاتر از فسفات (داده ها: FAOSTAT) که شده است، ورودی مورد نیاز برای رسیدن به بازده بالاتر است پیشی خروجی در بهره وری محصولات کشاورزی، که به وضوح غیر قابل تحمل است در اواسط تا مدت طولانی است. به طور خاص، فسفات، این روند موجب نگرانی ویژه ای از سهام این mineable منابع محدود هستند و در نهایت تخلیه شود (Elser و بنت، 2011).

در مجموع این داده ها و روند به وضوح برجسته نیاز برای تولید محصولات بیشتر کارخانه با ورودی پایین تر از منابع. اصلاح نباتات سنتی موفق به نگه داشتن با خواسته های رو به رشد تا به امروز. این، با این حال، نیاز به گسترده افزایش در ورودی از منابع، مانند مواد معدنی و آب. برای آینده، پارادایم های جدید برای نیاز بهبود گیاهان زراعی است که از عهده بهره وری بالاتر است. به علاوه بر این، استراتژی باید توسعه یافته است که در کاهش قرعه کشی از محصولات زراعی به عنوان منبع انرژی یا کالا های صنعتی اهداف. این ممکن است توسط مهندسی ظرفیت تبدیل ممکن برای انجام فتوسنتز به موجودات زنده که در حال حاضر انجام این صفت، مانند مخمر و یا biotechnologically جالب ندارد باکتری است. مسیرهای مختلف در فتوسنتز مهندسی، از بهبود گیاهان زراعی به مهندسی رمان
میکروارگانیسم ها، در اینجا بررسی شود.

توسعه روش های جایگزین (کوره بلند) برای تولید آهن

Developments in Alternative Ironmaking

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1915

هرچند در دوره ای در قرن بیستم تمام توسعه ها متوقف شدند زیرا دو تغییر بزرگ رخ داد : اول ککی که در چین تولید می شد قیمت بسیار جذابی داشت . دوم تزریق زغال خردشده در کوره بلند به طور موفقیت آمیزی پذیرفته شد . مورد دوم به طور فزاینده ای وابستگی به اجاق های کهنه کک را کاهش می دهد .اگر چه هنوز نفعی در جایگزینی زغال کک با زغال حرارتی وجود داشت این اتفاق نیروی محرکه برای توسعه احیای داغ نبود. شکل 1 نمودار میزان تزریق زغال خردشده را در سال های متفاوت در Tata Steel Eourope نشان می دهد که نشان دهنده ی کاهش 35 درصدی وابستگی به زغال است .
2 . 2 تغییرات آب و هوایی و توانایی پایداری
زمانی که تقاضایی از جامعه برای محصولات و فرایند های پایدارتر وجود داشته باشد صنعت فولاد مسئولیتش را برعهده می گیرد و پروژه ها در سطح جهان ، تحقیقات در زمینه روش های تولید کمتر CO2 را آغاز می کنند .
پروژه ها سریعا روی فرایند های تولید آهنی که دارای مراحلی با تولید CO2 زیاد در زنجیره تولیدشان بودند ، تمرکز کردند. تقاضا برای پایدارسازی موجب ایجاد یک علاقه شدید در فرایند احیای گداخته شد.
3 . 2 کانه های آهن
در دهه ی اخیر یک دوره زمانی 30 ساله پیش آمد که در آن کانه های آهن با کیفیت بالا و قیمت پایین به پایان رسیدند . این تجارت آسیا و اروپا برای مشتریان در کشور هایی که منابع کانه های آهن ندارند مانند کره و ژاپن و مشتریانی با کسری بودجه ذاتی در اتحادیه اروپا و چین مهم بود .
آماده بودن کانه های با کیفیت بالا در حجم بالا و قیمت کم برصنعت فولاد تاثیراتی گذاشته اند مانند :
1- تاثیر بر تولید کنندگان فولاد اروپای غربی که تقریبا به طور کافی کانه های بومی خود را رها کرده اند به دلیل آن که معدن کاری نمی تواند با واردات با کیفیت برتر در قیمت پایین رقابت کند .
2- هیچ توسعه ی فرایند جدیدی به منظور به کارگیری کانه هایی غیر از کانه های باکیفیت ممتاز انجام نشد به دلیل آن که توجیه اقتصادی نداشت .
3- تولید آهن به روش کوره بلند برپایه ی کیفیت بالای کانه های وارداتی ، رسیدن به سطح بالایی از تولید و کیفیت محصول بالا و رونق داشت. تاثیر مورد سوم از مورد های قبلی قوی تر بود .
در دهه آخر این وضعیت به طور شدیدی تغییر کرد. در طی رشد سریع صنعت فولاد در آسیا تقاضا برای کانه ی آهن به طور فزاینده ای افزایش یافته است و بنا براین قیمت یافته است .
فرایندی که ظرفیت استفاده از کانه های آهنی با رنج کیفیت خارج ازحالت استاندارد را داشته باشد که این فرایند ها در ده سال گذشته مورد استقبال نبودند ، امروزه مورد جستجو قرار گرفته است.

3 – شرح :
1 . 3 Corex
فرایند Corex موفق ترین نوع احیای گداخته است. واحدهای صنعتی کورکس مختلفی امروزه در حال فعالیت اند . بزرگترین آن ها دارای ظرفیت 5/1 مگاتن در سال هستند . به علاوه این فرایند ، پایه ای برای توسعه فرایندFinex می باشد .
فرایند ، تشکیل شده است از پیش احیای کانه در یک کوره استوانه ای تا مقدار حدود 80 درصد و احیای نهایی درآن و سپس ذوب کردن در یک ذوب کننده که گاز تولید می کند.
استوانه ی احیا به کانه های آگلومره ای یا خرده کانه های آهنی احتیاج دارد . نرخ سوخت بالاست و بنابراین مقدارانرژی به صورت گازاحتراق خارج می شود .
فرایند به طور کامل مستقل از زغال کک دارنیست . میزان دقیق کک مورد نیاز مشخص نمی باشد . شخصی به نام آگراوال گفت این احتیاج ممکن است از 10 تا 200 kg/thm باشد. هرچند اضافه کردن کک تولید را بهبود می بخشد ،
مانع دیگر در فرایند کورکس این است که فرایند به استفاده کارآمدی از مقدار زیادی از گاز خروجی به منظور صرفه اقتصادی بستگی دارد .

شکل 2 : فرایند کورکس Corex
2 . 3 Finex
در این فرایند استوانه احیای کورکس جایگزین یک سری بسترهای دارای سیال شده است. این بخش فاینکس را قادر می سازد که به جای خرده کانه یا گندله از کانه های ظریف استفاده کند . به عنوان نتیجه فرایند نه احتیاج به ساخت کک دارد و نه احتیاج به آگلومره سازی .

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

 به‌عنوان یک راه‌حل واقعی جلوگیری از ازدحام ترافیک، مصرف انرژی و مسئله امنیت در  دور بعدی فرآیند شهرنشینی چینی، درس‌هایی از تجارب توسعه شهرهای بزرگ باید یادبگیریم، که در آن‌ها ازدحام ترافیک و دیگر مسائل به طور گسترده به عنوان یک مسئله معمولی توسعه پذیرفته شده‌است. این یک ایده برای تغییر از راه‌حل مشخص به پذیرش مسئله است. چگونه شهرهای کوچک و بزرگ، بخصوص  ساختارهای جدید شهری و طرح‌ها  به توسعه کربن سطح پایین منجر شوند، تحلیل مدل و بررسی استراتژیک در اطلاعات پایه حول طبیعت آن‌ها می‌تواند راهی برای این کار باشد.  

3. تئوری و حالت حمل‌ونقل با سطح پایین کربن
در شروع پژوهش، ساختار شهری و توسعه حمل ونقل باید درنظرگرفته‌شود. همانطور که ازدحام به یک هنجار تبدیل می‌شود، یک شکاف بین تقاضای سفر و امکانات ساخت‌وساز که قادر به حل مسائل اخیر، بخصوص درشهرهای اصلی، نیست را نشان می‌دهد، چرا که تکنولوژی‌های هوشمند، راه‌حل برنامه‌ریزی و طراحی سیاسی تنها می‌تواند 20 تا 30 درصد کل ازدحام ترافیک را کاهش دهد [6]. در همان زمان، صاحبان ماشین‌های شخصی افزایش چشمگیری پیدا کردند. همانطور که داده‌ها نشان می‌دهند، مالکیت ملی خودروهای خصوصی 114 میلیون در سال 2012 ، و 3095 میلیون در سال 2008 است، که در حال افزایش به سه برابر این آمار است.
بنابراین، برای پژوهش و طرح‌ریزی حمل‌ونقل با سطح پایین کربن هوشمند، سه فاکتور کلیدی باید بررسی شود، یکی تعادل کار و ساکنین است، دیگری الویت‌های حمل ونقل است، و سومین مورد منع استفاده ار وسایل نقلیه شخصی است. در این سه نکته کلیدی همزمان، حالت شهر واحد و شبکه انرژی هوشمند شهری باید ساخته شود و یکی یکی برای رسیدن به کشورهای عضو اکو در حال توسعه، انتقال یابد [7] [][9]. شهر واحد یک حالت جدید از راه توسعه شهری‌سازی چینی است که؛ برروی استفاده از حالت سفر بدون-موتور و بهبود کیفیت زندگی تمرکز می‌کند [10]. حالت شهر واحد می‌تواند یک الگوی موثر از ساختار استفاده از زمین باشد، که به ساختمان‌ها از مرکز ترانزیت اصلی، با توجه به سبک جامع شهری، انرژی، آب و سیستم ضایعات، ایجاد شهر سیتماتیک، متمرکز و توزیع شده اشاره می‌کند [11].استراتژی حمل و نقل در شکل 1 لیست شده است.

در شهر واحد، باید حمل و نقل کارآمد و ایمن باشد. سیستم انرژی پاک به عنوان شبکه مداخله‌گر سیستم حمل و نقل اصلی ساخت یافته است. شدت بالا و قابلیت عمده سیستم حمل ونقل می‌تواند راه بزرگی برای درنظرگرفتن مسافران از یک واحد شهری به شهر دیگر باشد. در شهر واحد، دوچرخه‌سواری و راه‌رفتن یک حالت اصلی سفر است،که نیازمند امکانات‌واحد بدون‌موتور مناسب است. از همه حالت‌های حمل ونقل و حالت بدون موتور، سیستم پیشرفته حمل و نقل و دوچرخه‌سواری برای همه ساکنین بکارخواهد رفت، که می‌تواند به حمل‌ونقل دقیق در زمان واقعی، کاهش مدت زمان انتظار برای اتوبوس اشاره کند. تلاش‌های بیشتر برروی دوچرخه سواری و اتومبیل‌سواری، که استفاده مشترک از وسیله‌ها را تامین می‌کند، و یک ارتباط ماشینی رایگان را تامین می‌کند، صورت‌می‌گیرد.

4. مدل حمل‌وتقل ترکیبی از سیاست، برنامه و فناوری
4.1 مدل مبتنی‌بر حالت‌شهری
مدل حمل‌ونقل باید فاکتورهای سیاسی، را برای ارائه مطالعه جامع و توسعه کاهش ازدحام، محدودیت‌های پارکینگ، اولویت اتوبوس، توسعه سیاست دوچرخه‌سواری عمومی به‌منظور کنترل ازدحام، کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای مصرف انرژی؛ بهبود امنیت و مدیریت شهری مورد نیاز را محاسبه کند. فرآیند سیاسی‌سازی و پیاده‌سازی ترکیبی از تست درحال اجرا، بازخورد و راه‌اندازی و نگهداری‌سیستم است.
مدل‌کردن فرآیند ایجادسیاست، در زمانی که کنترل‌های عمیق موقعیت واقعی و تحلیل نظرسنجی یک نیازمندی پایه برای پژوهش‌های عمیق است، مهم است. برای مثال، سیاست محدودیت پارکینگ در شهرهای اصلی، به عنوان یک سیاست برای کاهش استفاده از ماشین شخصی و بهبود دسترسی به حمل‌ونقل بکاررفته‌است، که ممکن است دو نتیجه متناقض را افزایش دهد. زمانی که افراد کمتر رانندگی کنند، ازدحام به‌خوبی در مرکز کاهش می‌یابد، اما مشکل زمانی بدتر می‌شود که افراد رانندگی کنند و محلی برای پارک پیدا نکنند. کارشناسان مخالف بااین کار، باور داشتند که محدودیت کورکورانه پارکینگ می‌تواند مانع از توسعه اقتصادی شود. مشابه با Wanda ، دیگر مجتمع‌های تجاری بزرگ با امکانات پارکینگ بزرگ یک مورد واقعی مدل کسب‌وکار پارکینگ گرا در زمانی‌که جذب سطح بالا و کسب‌وکارهای مقیاس بزرگ مورد توجه عموم قرار گرفتند، است.
مدل حمل‌ونقل باید جاذبه حجم عظیمی از فاکتورها را برای کاهش عوامل جانبی سیاست جدید تست کند. سیاست محدودیت پارکینگ شهر مرکزی را به عنوان مثال در نظربگیرید، هراس از دولت در بخش‌های برنامه‌ریزی و حمل‌ونقل در مناطق مختلف مجزا ساخته‌شده، می‌تواند تعدادی فضای پارکینگ امن راه‌اندازی کند، اما نمی‌تواند یک ساختمان را برای ایجاد فضای پارکینگ بیشتر محدود کند. سرانجام، ناحیه اصلی سیاست محدودیت پارکینگ، و اغلب می‌تواند از نقطه نظر کاهش پارکینگ عمومی پردازش‌شود، که تاثیرات پیاده‌سازی سیاست را کاهش می‌دهد اما برخی از بحث‌ها درمورد پیکربندی بودجه عمومی را افزایش می‌دهد.

4.2 مدل مبتنی‌بر داده‌های پویا
اگر تاثیرات شهر واحد و شبکه انرژی هوشمند شهری را بتوان محاسبه کرد، سیستم حمل‌ونقل هوشمند راهی برای جمع‌آوری و تحلیل داده‌های مدل حمل‌ونقل است. بررسی سیستم حمل‌ونقل هوشمند، سیستم حمل‌ونقل پویا را از انواع مختلف کسب اطلاعات دستگاه‌ها، برای لمس و احساس موقعیت، کمک به راه‌اندازی و بهبود کارایی سیستم ترافیک بررسی و مانیتور می‌کند. دریافت اطلاعات از دیدگاه توانایی‌های مدیریت شهری، عملیات تقسیم مسافر و بار، همچنین کاهش مصرف انرژی، انتشار سروصدا مهم است. از طریق اطلاعات ترافیک از سیستم حمل‌ونقل تاکسی و ترانزیت، و دستگاه‌های حرکت‌کننده مانند تلفن‌همراه، سیستم هوشنمد می‌تواند یک مدل پویا ایجاد کند، که می‌تواند بخش‌های متفاوتی از شرایط رانندگی را برای تعیین موقعیت ازدحام و تصادف شبیه‌سازی کنند، و حالت سفر و خصیصه‌های سفر ساکنین در زمان‌های متفاوت را مطالعه می‌کند. با ترکیب اطلاعات داده‌ای جغرافیای و استفاده از زمین، می‌توانید شهرهای دیجیتالی سه‌بعدی بیشتری، را به عنوان یک نرم‌افزار هوشمند شهری بسازید.
بیشتر برنامه‌های کاربردی سیستم حمل‌ونقل هوشمند به‌طور عمده در شهرهای بزرگ متمرکز شده‌اند، که در آن شهرها یارانه حمل و نقل و مدیریت می‌تواند سرمایه‌گذاری بزرگی از امکانات حمل‌ونقل هوشمند را پوشش دهد. به‌عنوان مثال سیستم کنترل سیگنال چهارراه را در نظربگیرید، می‌تواند سفرچهارراه تکی و کنترل زمان توقف را منطبق با موقعیت ترافیک کنونی و جریان ترافیک راه‌اندازی‌کند. یک سیستم پیشرفته به نام سیستم کنترل ترافیک منطقه‌ای می‌تواند اطلاعات و تاکتیک‌ها را با چهارراه‌های همسایه به اشتراک بگذارد.در کل شهر مورد نظر؛ اطلاعات گسترده جمع‌آوری‌شده توسط امکانات جاده‌ای می‌تواند شبکه‌ای از سیستم‌های کنترلی چهارراه‌ها را ایجاد کند، و استراتژی بهینه را انتخاب کند، و کارایی سفر را بهبود بخشد، و میزان تاخیر و ازدحام را کاهش دهد. سیستم هوشمند می‌تواند به سیستم پارکینگ با راهبری هوشمند منتقل شود، که می‌تواند به رانندگان برای اجتناب از مسیرهای پرازدحام کمک‌کند. سیستم حمل‌ونقل هوشمند براساس زیربنای طراحی‌شده و شرایط تحول وسیله‌های نقلیه شخصی است. سیستم حمل‌ونقل هوشمند برای بکاربردن در شرایطی که بیشتر سیستم‌های حمل‌ونقل در شهرهای کوچک و متوسط توسط یک شرکت اداره می‌شوند، ساده‌هستند. حمل‌ونقل براساس سیستم GPS و سیستم تعاملی در زمان می‌تواند ازدحام را کاهش دهد و عملیات حمل‌ونقل و دقت زمان‌بندی را بهبود می‌بخشد، چرا که این مسائل برای مسافران مهم است.

4.3 مدل ترکیب‌شده
مدل مبتنی‌بر حالت شهری براساس داده‌های استفاده‌از زمین پویا است، و با مدل مبتنی بر داده‌های پویا که براساس شبیه‌سازی سیستم حمل‌ونقل در آینده است ترکیب می‌شود. ازدحام سیستم حمل ونقل توسط نرم‌افزار TRANSCAD محاسبه شده است،و انتشار CO2 بیشتر و مصرف انرژی توسط EXCEL محاسبه می‌شود. نتیجه مدل در شکل 2 شرح داده‌شده است.