بهترین نوآوری های مهندسی برای سال 2021
از سیل های مرگبار در کوئینز، نیویورک، تا یخبندان عمیق در تگزاس، بحران آب و هوا به درب ورودی ایالات متحده ضربه زده است. بهترین نوآوری های مهندسی امسال نشان دهنده این آگاهی رو به رشد است که صنایع مهمی مانند ساخت و ساز و کشتیرانی دیگر نمی توانند مانند همیشه تجارت کنند. این افتخارات به برخی از سوالات داغ در مورد آینده سیاره در حال سوختن پاسخ می دهد، از جمله نحوه برخورد با مناطق دشوار کربن زدایی مانند تولید غذا و انرژی. فراتر از پیشرفت‌های فناوری سبز، این فناوری‌ها راه‌های ایمن‌تری را برای حفاری، معرفی هوش مصنوعی که می‌تواند اسرار پنهان ساختار DNA را آشکار کند، و سرگرمی‌های بسیار مورد نیاز را برای پروازهای بلند ارائه می‌کند، نشان می‌دهد.
به دنبال لیست کامل 100 برنده هستید؟ اینجا را ببینید.
HYBRIT Green Steel از SSAB، LKAB و Vattenfall
فولاد فوق قوی نباید کابوسی برای گازهای گلخانه ای باشد. Åsa Bäcklin / HYBRIT
تولید فولاد بین هفت تا نه درصد از انتشار کربن در جهان را تشکیل می دهد که عمدتاً به دلیل نوع خاصی از زغال سنگ به نام کک است. در دماهای تا 3000 درجه فارنهایت، کک با اکسیژن موجود در سنگ آهن واکنش می دهد و فلز را به شکل مورد نیاز برای تولید فولاد خالص می کند، اما در این فرآیند دی اکسید کربن فوران می کند. برای کاهش ردپا، یک کنسرسیوم صنعتی سوئدی هیبریت را توسعه داده است، فولادی که در تولید آن به جای کربن از هیدروژن برای تبدیل سنگ آهن استفاده می شود. هیدروژن آزاد شده از آب با اکسیژن موجود در سنگ معدن در ماشینی به نام کوره شفت که با انرژی باد و انرژی آبی بدون فسیل تا دمای 1500 * فارنهایت گرم می شود واکنش می دهد. این طرح به جای دی اکسید کربن، هیدروژن و آب آزاد می کند و «آهن اسفنجی» حاصل در یک کوره قوس الکتریکی با مقدار کمی کربن ذوب می شود تا فولاد ساخته شود. Hybrit می گوید که این فرآیند کمتر از 2 درصد انتشار دی اکسید کربن از رژیم استاندارد سوخت کک دارد. تابستان گذشته، ولوو اولین دسته از این "فولاد سبز" را تحویل گرفت و از آن برای ساخت خودروی معدنی و معدنی استفاده کرد.
روشی تمیزتر برای ارسال
ام اس آمونیاک سبز از Wärtsilä نروژ و Grieg Edge AS
از آمونیاک بدون کربن می توان برای تامین وسایل نقلیه الکتریکی برای رانندگی استفاده کرد. ابتکار ZEEDS
کشتی های کانتینری اقتصاد ما را با کالاهای مصرفی ارزان تامین می کنند، اما تقریباً سه درصد از انتشار دی اکسید کربن جهان را تولید می کنند. باتری‌های الکتریکی چگالی انرژی لازم برای تامین انرژی کشتی‌های عظیم را ندارند و قرار دادن شارژر در وسط اقیانوس تقریبا غیرممکن است. امسال، موتورساز فنلاندی Wärtsilä با غول لجستیک نروژی Grieg پیوسته است تا برای تامین انرژی کشتی‌های آینده بر آمونیاک بدون کربن تکیه کند. مهندسان با استفاده از نیروگاه بادی نروژی، از الکترولیز برای تولید گاز هیدروژن استفاده خواهند کرد که با نیتروژن در کارخانه واکنش می دهد و آمونیاک تولید می کند. Wärtsilä قبلاً موتوری را تکمیل کرده است که 70 درصد آمونیاک می سوزاند و در حال برنامه ریزی است که نسخه خالص آمونیاک آن در سال 2024 در یک نفتکش مستقر شود.
مزرعه غذای دریایی پایدار شما در مرکز
مزارع میگو از Vertical Oceans Pte. Ltd.
روشی تمیزتر برای تعمیر میگو. اقیانوس های عمودی
قحطی جهانی میگوهای پرورشی از سال 1980 حدود 3.4 میلیون هکتار از جنگل های حرا را نابود کرده است که بیشتر در جنوب شرقی آسیا بوده است. گسیختگی این اکوسیستم‌های جذب‌کننده کربن، ردپایی بالاتر از گاوهای شیری، خوک‌ها یا مرغ‌ها به این عمل می‌دهد. شیوع بیماری و مسدود شدن آبراه ها با زباله نیز بر این صنعت تأثیر می گذارد. مدل Vertical Oceans کل عملیات را در داخل خانه انجام می دهد. پوسته ها در مخازن مدولار به اندازه یک اتوبوس مدرسه زندگی می کنند و جلبک ها، جلبک های دریایی و ماهی های تغذیه کننده ضایعات را فیلتر می کنند. به این ترتیب تقریبا 100 درصد آب بازیافت می شود و نیازی به فاضلاب نیست. یک نمونه اولیه در سنگاپور امسال 10 برداشت میگو را تحویل داد که در مجموع بیش از یک تن سخت پوستان بود.
پلی که متوجه کاستی هایش می شود
پل سن جورجیو در جنوا توسط کاموزی / اینگرسول / رنزو پیانو
چشمان ربات ها به طور مداوم در حال بررسی حتی کوچکترین نقص های پل سان جورجیو در جنوا است. گروه کاموزی
به طور کامل مشخص نیست که چه چیزی باعث فروریختن پل جنوا در ایتالیا در سال 2018 شد که منجر به کشته شدن 43 نفر شد. کارشناسان معتقدند بارهای ترافیکی سنگین و خوردگی ناشی از هوای نمک، آلودگی کارخانه ها و بالا بودن آب رودخانه ها در این امر نقش داشته است. بنابراین، پس از اینکه معمار متولد جنوا، رنزو پیانو، جایگزین را طراحی کرد، ویژگی‌های مختلف نظارت خودکار خطا به آن اضافه شد. یک جفت ربات بازرسی دو رنگ از پل در مسیر کامپوزیت کربنی عبور کردند و هر هشت ساعت 25000 عکس از شاسی گرفتند و به نرم افزار بینایی ماشین اجازه دادند هر گونه ناهنجاری را تشخیص دهند. پنل های خورشیدی 95 درصد نیازهای انرژی پل را برآورده می کنند، از جمله نور و سنسورهایی که انبساط خطرناک مفصل را بررسی می کنند.
اولین قطار شناور در دریا
BOLT، بهترین سرگرمی دریایی از خط کشتی کروز کارناوال
اگر کروز هنگام رانندگی حالت تهوع برای شما ایجاد نمی کند، BOLT را بچرخانید. خط سفر دریایی کارناوال
قطارهای معمولی شهربازی از نیروی جاذبه برای فرستادن جویندگان هیجان به نزدیک شدن و چرخش استفاده می کنند. اما اگر می خواهید یک سفر با کشتی کروز بسازید - جایی که ثبات و صاف بودن آن تضمین شده نیست - باید خلاق باشید. پد BOLT Carnival Cruise Line از الکتریسیته برای نیرو دادن به خودروهای کوچک و شبیه موتور سیکلت خود در مسیری طولانی و منحنی استفاده می کند. سواران سرعت تا 40 مایل در ساعت را کنترل می کنند و 187 فوت بالاتر از سطح دریا حرکت می کنند. استفاده از موتور برای نیروی محرکه، به جای سقوط آزاد تند، از رسیدن به سرعت های خطرناک جلوگیری می کند.
باتری هایی که می توانند برق کثیف را منسوخ کنند
جیم بزرگ از شرکت Form Energy Inc.
جایگزین قابل تنفس برای باتری های گران قیمت. انرژی را تشکیل دهید
برای حفظ شبکه‌های کاملاً تجدیدپذیر، شرکت‌های برق به باتری‌های بزرگ و کم‌هزینه نیاز دارند تا زمانی که باد نمی‌وزد یا خورشید نمی‌تابد، اوج تقاضا را برآورده کنند. اما سلول های لیتیوم یونی در لپ تاپ ها و خودروهای الکتریکی گران هستند. بنابراین، Form Energy یک پیشگام در شیمی باتری جدید و بسیار کارآمد بر اساس یکی از رایج ترین فلزات روی زمین است: آهن. نمونه اولیه Big Jim الکترون ها را با واکنش اکسیژن محیط با آهن برای ایجاد زنگ زدگی رقیق می کند. جریان الکتریکی ورودی زنگ را دوباره به آهن تبدیل می کند و اکسیژن آزاد می کند و باتری را شارژ می کند. مهندسان محیط زیست می گویند باتری 20 دلاری در هر کیلووات ساعت، عدد جادویی برای شرکت های برق برای خداحافظی با زغال سنگ و گاز طبیعی است - اینجاست که Form Energy امیدوار است از محصول نهایی Big Jim قدردانی کند.
هوش مصنوعی که ساختار سه بعدی پروتئین ها را پیش بینی می کند
AlphaFold توسط DeepMind
مهندسان زیستی و پزشکان اکنون می توانند ساختار واقعی هزاران پروتئین DNA انسان را ببینند. DeepMind
قبل از این سال، علم از شکل سه بعدی دقیق تنها 17 درصد از پروتئین های بدن انسان - اجزای اصلی زندگی مسئول همه چیز، از نگهداری سلول گرفته تا تنظیم ضایعات، می دانست. درک چگونگی تبدیل این زنجیره‌های آمینو اسیدها به پیکربندی‌های منحصربه‌فرد چیزی شبیه جام مقدس 50 ساله است. AlphaFold، یک الگوریتم یادگیری ماشینی، قبلاً ساختار بیش از 98 درصد از 20000 پروتئین موجود در بدن انسان را تجزیه کرده است - با 36 درصد پیش‌بینی‌های آن تا سطح اتمی. DeepMind کد منبع و پایگاه داده پیش‌بینی خود را در اختیار عموم قرار داده است و فرصت‌های جدیدی را برای کسانی که داروهای جدید تولید می‌کنند، پزشکانی که سعی در ایجاد بازدارنده‌های جهش‌های بیماری‌زا دارند یا طراحانی که مواد جدید تولید می‌کنند، باز می‌کند.
استفاده از آسمان به عنوان تهویه مطبوع
پانل های SkyCool از SkyCool Systems
دنیای گرمتر به جریان متناوب بیشتری نیاز دارد که قبض برق را جمع نمی کند. سیستم های SkyCool
دستگاه‌های تهویه مطبوع و فن‌ها در حال حاضر 10 درصد از برق جهان را مصرف می‌کنند و انتظار می‌رود استفاده از جریان متناوب تا سال 2050 سه برابر شود و انرژی بیشتری را جذب کند و گرما را به مناظر اطراف بازگرداند. SkyCool این حلقه بازخورد خطرناک را با فناوری نانو سقف منعکس کننده نور می شکند. پانل های آلومینیومی که با لایه های متعددی از فیلم های نوری پوشانده شده اند، تشعشعات را با طول موج های بین 8 تا 13 میکرومتر دفع می کنند، مکان خاصی که به امواج اجازه می دهد از جو و فضای زمین عبور کنند. در همان زمان، دمای پانل تا 15 درجه فارنهایت کاهش می یابد و خنک کننده بدون انتشار را به سیستم های موجود ساختمان ارائه می دهد. نمونه اولیه ای که پاییز گذشته در یک فروشگاه مواد غذایی در استاکتون، کالیفرنیا نصب شد، لوله های آب را در زیر پانل های خنک کننده سیستم تبرید فروشگاه خنک کرد - تقریباً 6000 دلار در سال در قبض برق صرفه جویی کرد.
یک جفت دست رباتیک برای گذاشتن مواد منفجره
Avatel توسط Orica و Epiroc
آواتل به ماینرها اجازه می دهد تا کار خود را با کاهش جدی خطر ایمنی انجام دهند. اوریکا
معدن‌کاری یکی از خطرناک‌ترین صنایع در جهان است، اما صنایعی که باید تونل‌ها را منفجر کنند، آسیب‌پذیر هستند - نه لزوماً در اثر مواد منفجره، بلکه در اثر فعالیت‌های لرزه‌ای یا ریزش سنگ‌هایی که در حین شارژ اتفاق می‌افتد. به عنوان یک نسخه جامبو از شارژر قدرتمند ریپلی از بیگانگانربات آواتل به یک کارمند اجازه می دهد تا مواد منفجره را برای دسترسی به طلا، مس و سنگ آهن قرار دهد. از یک کابین سرپوشیده، معدنچی یک جفت دست را برای قرار دادن مواد منفجره دستکاری می کند، در حالی که مهندسان و زمین شناسان به اتاق کنترل از راه دور بازگشته اند و در صورت تغییر شرایط، توصیه های بلادرنگ را ارائه می دهند. پس از تنظیم شارژ، راننده آواتل را حرکت داده و یک سیگنال انفجار بی سیم ارسال می کند.
نگاهی در چشمان یک طوفان
Saildrone Explorer توسط Saildrone
طوفان ها بدتر می شوند، اما فناوری ردیابی طوفان بهتر می شود. بادبان
برای درک چگونگی تشدید طوفان ها و پیش بینی بهتر بلایای آینده، دانشمندان به داده هایی در مورد فشار هوا، دمای هوا و آب، رطوبت و شرایط باد در یک طوفان خروشان نیاز دارند. Saildrone 23 فوتی خودران که از خورشید و باد استفاده می‌کند، اولین وسیله نقلیه روباتیکی بود که در سپتامبر گذشته و هنگامی که وارد رده 4 طوفان سام شد، چشم طوفان را هدف قرار داد. Saildrone با کوتاه شدن بال ابزار خود برای مقاومت بهتر در شرایط شدید، اولین فیلم و خوانش در نوع خود را در میان بادهایی با سرعت 120 مایل در ساعت ارائه داد. آزمایشگاه‌های سراسر کشور در حال حاضر از این چاقوی شناور ارتش سوئیس استفاده می‌کنند، که داده‌های اقیانوسی که در تصاویر ماهواره‌ای وجود ندارد را برای کار ارائه می‌دهد: ناسا برای افزایش خوانش‌های ماهواره‌ای ناقص و مطالعه تغییرات آب و هوا، و NOAA برای مطالعه سلامت پولاک آلاسکا.
[ad_2]