علوم پایه چگونه برای توسعه پایدار کمک می‌کند؟

واکنش‌های پلیمراز (PCR) که در سال ۱۹۸۳ توسط بیوشیمی‌دان آمریکایی، کری بنکس مولیس، اختراع شد، تکنیکی است که برای کپی کردن بخش‌های کوچک دی‌ان‌ای (DNA) استفاده می‌شود. واکنش‌های پلیمراز مانند یک ذره‌بین عمل می‌کند و تجزیه و تحلیل بخش‌های DNA را آسان‌تر می‌کند.

اگر بحران را نمی توانید با آن مقابله کنید

سلامتی

در شیمی تحقیقات اساسی پایه‌هایی را برای کاربردهای سبز مانند جایگزین‌های بی‌ضرر برای مواد شیمیایی و حلال‌های سمی، فرآیندهای شیمیایی با انرژی کارآمدتر، مواد شیمیایی، تخریب‌پذیر و ضایعات و… ایجاد می‌کند. یکی از نمونه‌های مواد پدید آمده که از تحقیقات علوم پایه آمده است، گرافن است که کاربردهای بالقوه بی‌شماری در صنعت دارد. گرافن جدا شده که در سال ۲۰۰۴ معرفی شد، بسیار سبک و بسیار قوی از فولاد و در عین حال بسیار قابل قبول است. به عنوان مثال گرافن را می‌توان در زیره‌های لاستیکی گنجاند تا کفش‌ها را بادوام کرد.

تعداد فزاینده‌های خانوارها از گرمایش نفت یا گاز به گزینه‌های خورشیدی، زمین‌گرمایی و گلوله‌های چوبی روی می‌آورد. زیست‌توده‌شده با استفاده از فناوری‌های گیاهی حرای شناور می‌تواند جایگزینی برای قطع درختان موجود به صورت غیرقانونی برای ساخت گلوله‌های چوبی برای تولید زغال چوب باشد. یونسکو با همکاری مورجان ماریناس و شهر لوسیل در قطر سیستمی از حراهای شناور را توسعه داد که در سال ۲۰۱۲ آزمایش شده است. دانه‌های حرا، ریشه‌ها، ساقه‌ها، پنوماتوفورها، برگ‌ها، پوست، جوانه‌های گل، گل‌ها و حتی دانه‌های جدید در یک سیستم شناور تولید می‌شوند. ارزش این نوع زیست توده جدید است که می‌توان آن را در سیستم‌های ساحلی بدون نیاز به زمین کشاورزی تولید کرد.

آیا میدانستید صفحه نمایش تخت روی تلویزیون یا تلفن همراه شما همین تحقیقات اولیه است؟ کشف کریستال‌های انرژی در سال ۱۸۸۸ بیش از یک قرن بعد از صفحه نمایش تلویزیون‌ها، رایانه‌ها و تلفن‌های همراه را می‌توان به‌طوری‌که مشخص کرد، می‌توان از کریستال‌های مایع در دستگاه‌های نمایشگر استفاده کرد.

ما می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌атებისეთეცა می‌بینیم. با مطالعه روش‌هایی که حیوانات و گیاهان با محیط خود سازگار شده‌اند، می‌توانیم بیاموزیم که چگونه این مکانیسم‌های مقابله‌ای را در صنعت تقلید کنیم. به عنوان مثال، برگه های نیلوفر آبی طوری طراحی شده است که سطح برگ را در شرایط تمیز و خشک نگاه می‌دارد. آب باران که قادر به نفوذ به برگ نیست. به کمتر از سطح خارج می‌شود و هر گونه کثیفی را با خود می‌برد. این ویژگی‌ها پوشش‌هایی را برای کابین هواپیما ایجاد می‌کند که میزان استفاده از آن برای شستن اثر انگشت و صدها را کاهش می‌دهد.

علاوه بر این برای آبیاری نیازی به آب شیرین نیست زیرا حرا به نمک مقاوم است. ارزش بازار گلوله‌های چوبی در سال ۲۰۲۰ حدود ۱۰ میلیارد دلار بود که بر اساس کیفیت چوب، قیمت گلوله‌ها حدود ۲۵۰ دلار در هر تن بود. گلوله های چوب حرا پتانسیل زیادی در بازار خواهد داشت.

مدل‌های ریاضی می‌توانند به مقابله با بحران‌های مرتبط با تغییر آب و هوا، از دست دادن تنوع زیستی و ناامنی آب نیز کمک کنند. به عنوان مثال آن‌ها می‌توانند ارزش خدمات اکوسیستم و تنوع زیستی خلیج‌های بزرگ را تعیین کنند و ما را قادر می‌سازند تا سناریوهای متعدد «چه می‌شود اگر» را برای پیشبرد تصمیم‌گیری بررسی کنیم.

دانشگاه گنت در بلژیک دارای یک آنتن در ذخیره‌گاه زیست‌کره یانگامبی در جمهوری دموکراتیک کنگو است که بخشی از شبکه جهانی ۷۳۸ ذخیره‌گاه زیست‌کره یونسکو است. در مارس ۲۰۲۰ دانشگاه برج Congoflux را نصب کرد که اولین نوع خود را در حوزه کنگو بود. برج با ارتفاع حدود 55 متر، 15 متر بالاتر از سایه‌بان جنگل قرار دارد و اطلاعاتی را در شعاع یک کیلومتر مربع در تبادل بخار آب و گازهای گلخانه‌های مانند دی‌اکسید، کربن کربن نیتروژن و متان بین جو و جنگل جمع‌آوری می‌کند. این داده‌ها شکاف‌های بزرگ دانش ما را از نقشی که جنگل در ترسیب کربن دارد و در نتیجه تغییرات آب و هوایی ایفا می‌کند را بر می‌کند.

از مدل‌های آب و هوایی در ترکیب با مواردی برای تولید سناریوهایی از آینده‌های قابل قبول استفاده می‌کنند. این برای مثال در گزارش‌های تولید شده توسط هیئت بین‌‌‌‌ دولتی تغییرات آب و هوایی برای اطلاع‌رسانی به سیاست‌گذاران از علم سر تغییر آب و هوا و گزینه‌های آنها از طریق سناریوهای قابل قبول برای استفاده آینده می‌شود.

به نقل از یونسکو، در این گزارش، نمونه‌هایی از روش‌های متعددی را یافتند که تحقیقات پایه راه را برای توسعه پایدار هموار می‌کند.

مرکز بین‌المللی فیزیک نظری عبدالسلام یونسکو از استفاده ماشینی برای شناسایی‌های ناوبری استفاده کرده است که می‌تواند با نوسانات آشفته مقابله کند حتی از آن بهره‌برداری کند. با استفاده از یک روش استفاده از آزمون و خطاهایی که شبیه‌سازی‌های عددی جریان جوی را با روش‌های تقویت و ترکیب می‌کند. این نوع از تحقیقات پایه می‌تواند به توسعه گلایدرهای خودمختار مسافت طولانی با انرژی کارآمد کمک کند.

طبیعت کتابخانه‌ای است که می‌توانم از آن بیاموزیم

علوم جوی می‌تواند دارای سهمی حیاتی در توسعه پایدار باشد. پژوهشگران در هیدرولوژیکی بین دولتی یونسکو با دانشگاه کالیفرنیا، اروین برنامه‌های ایالات متحده، روی توسعه الگوریتمی کار کرده‌اند که می‌توانند در زمان واقعی در سراسر جهان تخمین بزنند. این الگوریتم آن‌ها را قادر می‌سازد تا ویژگی‌های ابری محلی و منطقه‌ای مانند سردی و بافت را از یک صورت فلکی بین‌المللی از ماهواره‌ها روی خدمات هیدرولوژیکی زمین در مورد خطر سیل، خشکسالی یا طوفان شناسایی کنند و در نتیجه بهبود وضعیت اضطراری داشته باشند. برنامه ریزی و مدیریت این سیستم هم اکنون به عنوان اپلیکیشن iRain برای تلفن های همراه در دسترس است.

شیمی سبز

یکی از چالش های کلیدی امروز انتقال به اشکال انرژی پاک است. هیدروژن در حال حاضر در مصرف صنعتی می‌شود اما انرژی هیدروژن به طور کامل از ذغال سنگ و گاز تامین می‌شود. تبدیل آب به هیدروژن با استفاده از فتوسنتز مصنوعی با تقسیم آب (H20) به مولکول‌های هیدروژن و می‌توان یک روش سبز برای تولید انرژی هیدروژن ارائه می‌دهد.

واکنش‌های پلیمراز کاربردهای خاص دارد؛ می‌توان از آن برای تشخیص وجود باکتری‌ها و ویروس‌ها در غذا، آب یا بدن افراد استفاده کرد. طی ۲ سال گذشته واکنش زنجیره‌ای پلیمراز بارها برای آزمایش بیماران به کووید ۱۹ مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین این موضوع می‌تواند برای تشخیص یک اختلال ژنی یا بیشتر از روابط روابط بین موجودات مختلف استفاده شود. در پزشکی قانونی واکنش زنجیره‌ای پلیمراز می‌تواند برای شناسایی مجرم بر اساس نمونه‌هایی که در صحنه‌ای باقی مانده است مانند فولیکول مو استفاده شود. کری بنکس مولیس در سال ۱۹۹۳ به دلیل کشف انقلابی خود جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.

داشتن توان در علوم پایه به نفع توسعه‌یافته و در حال توسعه با توجه به برنامه‌های کاربردی برای تقویت پایدار و افزایش استانداردهای زندگی است. به عنوان تعداد فزاینده‌ای از مردم در سراسر جهان از رنج می‌برند و با کمک مطالعات آزمایشگاهی در مورد روش‌هایی که ژن‌ها را می‌توان برای ساخت مولکول‌های دارویی خاص دستکاری کرد. در حال حاضر قادر قادر به مهندسی ژنتیکی یک بیماری معمولی به نام اشریشیا کلی برای تولید انسولین مصنوعی انسانی هستند.