مقاله
زمانی که کریپا واراناسی، استاد مهندسی مکانیک مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، در نیمه‌شبی از ماه ژوئن ۲۰۲۴ برای شرکت در یک کنفرانس وارد دهلی نو شد، با دمای ۴۰ درجه سانتی‌گراد (۱۰۴ درجه فارنهایت) روبه‌رو شد.
او می‌گوید: «این اتفاق در ماه ژوئن افتاد و واقعاً طاقت‌فرسا بود. هوا در تمام طول کنفرانس به قدری گرم بود که حتی هتل را هم ترک نکردم»؛ این در حالی بود که دمای هوا در طول روز به مرز ۵۰ درجه سانتی‌گراد (۱۲۲ درجه فارنهایت) نزدیک می‌شد.
واراناسی می‌افزاید: «اوضاع قبلاً این‌طور نبود. در دوران کودکی و نوجوانی من در هند، چنین گرمایی وجود نداشت. همین تجربه جرقه‌ای برای من شد تا به فکر چاره باشم.»
او از طریق دریافت گرنت پژوهشی از «پروژه اقلیم ام‌آی‌تی» (MIT Climate Project)، گامی اولیه را برای حل این معضل برداشت؛ این بودجه اولیه برای ساخت نمونه آزمایشی و اثبات مفهوم یک سیستم سرمایشی پوشیدنی و فردی اختصاص یافت. این گرنت یکی از چهار طرح مورد حمایت در چارچوب ابتکار «سرمایش حیاتی» (Critical Cooling) بود که سال گذشته فراخوان آن از سوی این پروژه اعلام شد. این چهار طرح که در مجموع ۴۵۰ هزار دلار اعتبار مالی دریافت کرده بودند، اکنون به پایان رسیده‌اند. تمامی این پروژه‌ها نتایج امیدوارکننده‌ای به همراه داشته و اکنون در پی یافتن راه‌هایی برای توسعه بیشتر ایده‌های خود هستند.
یکی دیگر از پژوهشگران ام‌آی‌تی، یت-مینگ چیانگ، استاد علم و مهندسی مواد، پتانسیل چاه‌های زیرسطحی حاوی مواد جاذب گرما را مورد بررسی قرار داده است. این سامانه می‌تواند دمای هوای فضاهای بسته را بسیار پایین‌تر از اوج دمای محیط نگه دارد، در حالی که انرژی بسیار کمتری در مقایسه با پمپ‌های حرارتی تراکمی-تبخیری مصرف می‌کند. هدف اصلی این طرح، به‌کارگیری چنین سیستم‌هایی در مجتمع‌های آپارتمانی کوچک و خانه‌های تک‌واحدی در هند و دیگر مناطق جنوب جهانی (Global South) است.
هم‌زمان، آسگون هنری، استاد ترمودینامیک، رویکردی جایگزین را در سامانه‌های تهویه مطبوع با هدف افزایش بهره‌وری انرژی و حذف مبردهای هیدروفلوئوروکربنی (HFC) که از گازهای گلخانه‌ای بسیار قوی هستند، بررسی کرد. رویکرد او از یک ماده کالریک جامد، ارزان‌قیمت و فراوان (لاستیک) برای ایجاد اثر سرمایشی بهره می‌گیرد و سپس از آب معمولی به عنوان سیال انتقال حرارت کارآمد استفاده می‌کند. بازار هدف اولیه این طرح، خانه‌های تک‌واحدی و مجتمع‌های مسکونی است، هرچند سیستم‌های بزرگ‌تر آن قابلیت استفاده در مراکز داده را نیز خواهند داشت.
علاوه بر این، گانگ چن، استاد مهندسی نیرو، به بررسی مشکل گران‌قیمت بودن و مصرف بالای انرژی کولرهای گازی متداول پرداخته است. این دستگاه‌ها از مبردهایی استفاده می‌کنند که اثر گلخانه‌ای به‌مراتب شدیدتری نسبت به دی‌اکسید کربن دارند؛ افزون بر این، در زمان فرسودگی و دفع این دستگاه‌ها احتمال نشت گازهای خنک‌کننده و در نتیجه تشدید گرمایش جهانی وجود دارد. چن برای حل این چالش، از نوع کاملاً متفاوتی از مبردهای شیمیایی استفاده کرده است که هیچ‌گونه اثر گلخانه‌ای ندارند.
کریستوف راینهارت، استاد معماری و اقلیم و سرپرست آزمایشگاه طراحی پایدار ام‌آی‌تی (SDL)، هدایت و راهبری این طرح حمایتی را بر عهده داشته است. او توضیح می‌دهد: «اصطلاح "سرمایش حیاتی" حاصل همکاری میان این آزمایشگاه و کلینیک کارآفرینان حقوق بشر هاروارد است. انگیزه این طرح از آنجا شکل گرفت که تغییرات اقلیمی به طور فزاینده‌ای جان انسان‌ها را بر اثر گرمازدگی می‌گیرد؛ به ویژه در میان اقشار آسیب‌پذیری که به سامانه‌های سرمایشی فعال دسترسی ندارند. تأثیری که ام‌آی‌تی می‌تواند از طریق "خنک‌سازی افراد به‌جای فضاها" بر جای بگذارد بسیار چشمگیر است.» همین چشم‌انداز به تعریف برنامه پژوهشی مذکور منجر شد که طی آن هر تیم به مدت شش ماه بودجه‌ای برای ارزیابی و توسعه رویکردهای نوآورانه دریافت کرد.
این تیم‌ها در همکاری با «آزمایشگاه اقدام علیه فقر عبداللطیف جمیل» (J-PAL) به سرپرستی آندره زولینگر، مدیر ارشد سیاست‌گذاری این نهاد، فعالیت خود را با کارگاهی آغاز کردند که نمایندگانی از بانک جهانی، مدیران و صاحب‌نظرانی از کشورهای جنوب جهانی و بخش صنعت، و جمعی از مهندسان خلاق را گرد هم آورد.
لیانا فری، مدیر اجرایی پروژه اقلیم ام‌آی‌تی، اشاره می‌کند که تمام تیم‌ها پیشرفت موفقی داشته و اکثر آن‌ها نمونه‌های اولیه را ساخته‌اند و تلاش‌ها برای توسعه و تأمین مالی بیشتر این ایده‌ها ادامه دارد: «ما همچنان در حال ارزیابی روش‌های گوناگون برای پیشبرد این پروژه‌ها هستیم.»
یکی از این حوزه‌ها، بازنگری در سامانه‌های تهویه مطبوع است. چن توضیح می‌دهد که در سراسر جهان، از میان ۲.۸ میلیارد نفری که در گرم‌ترین مناطق کره زمین زندگی می‌کنند، تنها حدود ۸ درصد به کولر گازی دسترسی دارند؛ با این وجود، سامانه‌های تهویه مطبوع در حال حاضر بین ۳ تا ۴ درصد در انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی سهم دارند. در همین حال، با گرم‌تر شدن تدریجی سیاره زمین، نیاز به تهویه مطبوع و روش‌های مهار گرمای شدید به طور پیوسته در حال افزایش است و بسیاری از افرادی که بیشترین آسیب را متحمل می‌شوند، در مناطقی با فقر شدید و دسترسی بسیار محدود به برق پایدار یا مقرون‌به‌صرفه سکونت دارند. او تأکید می‌کند که تقاضا برای سامانه‌های تهویه مطبوع در سال‌های آینده سه تا چهار برابر خواهد شد و سهم آن‌ها در گرمایش جهانی نیز به موازات آن افزایش می‌یابد.
چن می‌گوید ایده‌هایی در ذهن داشت اما پیش از این امکان ارزیابی آزمایشگاهی آن‌ها فراهم نبود که این گرنت پژوهشی شرایط آن را مهیا ساخت. او پس از ساخت و آزمایش سه نمونه اولیه اظهار می‌دارد: «هنوز در مرحله‌ای نیستم که با اطمینان بگویم این روش کاملاً بدون نقص کار خواهد کرد.» اما بر اساس داده‌های حاصل از آزمایش‌ها، او در نظر دارد ساخت نمونه تکمیلی بعدی را پیش ببرد. در صورت موفقیت، این دستاورد می‌تواند تحولی بنیادین در فناوری تهویه مطبوع جهان و تأمین نیازهای سرمایشی متمرکز در مراکز داده ایجاد کند.
در این میان، رویکرد واراناسی بر خنک‌سازی افراد متمرکز بود و نه فضاها. دستگاه طراحی‌شده توسط او با سازوکاری مشابه نحوه دفع گرما و خنک‌سازی خون توسط گوش‌های بزرگ فیل کار می‌کند.
او بیان می‌کند که این دستگاه پوشیدنی تنها حدود ۳۳ وات برق مصرف می‌کند، در حالی که مصرف یک کولر گازی اتاقی معمولی نزدیک به ۱۰۰۰ وات است. ساخت نمونه اولیه با قیمت مواد اولیه در آمریکا حدود ۲۰ دلار هزینه در بر دارد، اما در صورت استفاده از منابع محلی در هند، هزینه تولید هر دستگاه می‌تواند به کمتر از ۱ دلار کاهش یابد.
دولت‌ها می‌توانند چنین پوشاکی را در مقیاس وسیع خریداری کرده و میان آسیب‌پذیرترین جوامع توزیع کنند؛ همچنین کارآفرینان محلی قادر خواهند بود ایستگاه‌هایی را برای شارژ مجدد دستگاه‌ها پس از یک شب استفاده راه‌اندازی کنند و کسب‌وکارهایی برای مونتاژ این سامانه‌ها شکل گیرد. بخش جوراب‌مانند این سامانه پوشیدنی، جدا از ماژول سرمایشی، قابل شست‌وشو است. واراناسی می‌گوید این راهکار حداقل می‌تواند امکان خواب راحت شبانه را در شرایط گرمای طاقت‌فرسا فراهم سازد.
نمونه اثبات مفهومی که او ساخته است، با استفاده از یک پای شبیه‌سازی‌شده مجهز به گرم‌کننده، میزان اثر سرمایشی را اندازه‌گیری کرد. او می‌گوید: «ما موفق شدیم دما را در بازه مطلوبی که بدن برای خنک ماندن به آن نیاز دارد حفظ کنیم. بنابراین نخستین نمونه‌ای که با استفاده از این بودجه توسعه دادیم نشان داد که این ایده می‌تواند به یک راه‌حل کاملاً کاربردی تبدیل شود.»
به گفته وی، این ماده نوآورانه در کاربردهای دیگر نظیر کیسه‌خواب‌های مجهز به سیستم سرمایش داخلی نیز قابل استفاده است. ماده خام این سامانه به وفور در دسترس است اما نیازمند فرآوری بر اساس روش ابداعی این گروه است: «این یک چالش علمی بنیادین بود که موفق به حل آن شدیم و مسیر تجاری‌سازی طرح را هموار کرد.»
واراناسی تأکید می‌کند که در حال بررسی مسیرهای گوناگون برای تبدیل این ماده خنک‌کننده به یک محصول تجاری است: «در نهایت، برای به نتیجه رسیدن هر طرح، باید آن را به یک مدل کسب‌وکار تبدیل کرد، در غیر این صورت ایده‌های درخشان از دست خواهند رفت. این کسب‌وکار باید کاملاً سودمند و پایدار باشد.»
خوشبختانه حمایت‌ها برای توسعه این دستاوردها همچنان برقرار است. فری در پایان خاطرنشان می‌کند: «پژوهشگران و سرمایه‌گذاران متعددی به حل بحران تنش گرمایی علاقه‌مند شده‌اند؛ زیرا این معضل روزبه‌روز ابعاد حیاتی‌تر و اضطراری‌تری به خود می‌گیرد.»
