MWCNT ilə gücləndirilmiş özünü hiss edən üçkomponentli bərpa məhlulu, hidratlaşdırılmış əhəng, ağ sement və metakaolindən ibarət bərpa məhluluna çoxdivarlı karbon nanoboruların (Multi-Walled Carbon Nanotubes, MWCNTs) əlavə edilməsi ilə elektrik keçiriciliyi və piezorezistiv monitorinq funksiyası qazandırılmış məhlul sistemidir. Bu tədqiqatda sözügedən məhlul, daxilinə yerləşdirilmiş elektrodlar və elektrik müqaviməti ölçməsindən istifadə edən Struktur Sağlamlığının Monitorinqi (Structural Health Monitoring, SHM) sistemi ilə birlikdə, ənənəvi üçkomponentli bərpa məhlulu və dövri vizual yoxlama yanaşması ilə iqtisadi və ekoloji baxımdan müqayisə edilmişdir.

Vaka tədqiqatı Yunanıstanın Xios adasındakı “Korais” Xalq Kitabxanasının həyətində yerləşən, 19-cu əsrə aid təxminən 24 m² ölçülü tarixi hörgü daş divarı əhatə edir. Ənənəvi və nano-gücləndirilmiş məhlullar eyni divarın oxşar deqradasiya səviyyəsinə malik ayrı-ayrı 4 m² sahə bölmələrinə fiziki olaraq tətbiq edilmişdir. Bununla yanaşı, iqtisadi və ekoloji müqayisə bütün 24 m² divarı əhatə edən 30 illik prospektiv qiymətləndirmə modeli üzərindən aparılmışdır.

Ənənəvi strategiya ənənəvi məhlulu beş dövri sahə yoxlaması ilə birləşdirir. Nano-gücləndirilmiş strategiya isə %0,15 MWCNT tərkibli məhlulu, 16 daxil edilmiş elektroddan ibarət səkkiz ölçmə cütünü, Arduino Nano ESP32 əsaslı elektrik müqaviməti ölçməsini, simsiz məlumat ötürülməsini, 30 W fotovoltaik enerji mənbəyini və iki planlaşdırılmış sahə doğrulama səfərini birləşdirir.

Nano-gücləndirilmiş yanaşmanın ilkin tətbiq xərci €6756,74 olmaqla ənənəvi yanaşmanın €5889,86 göstəricisindən %14,72 daha yüksəkdir. Otuz illik monitorinq xərcləri əlavə edildikdə gələcək bərpadan əvvəlki ümumi xərclər müvafiq olaraq €8017,43 və €6205,73 olur; nano-gücləndirilmiş strategiya bu mərhələdə %29,19 daha bahadır.

Lakin tədqiqatçıların mühəndislik qiymətləndirməsi ilə müəyyən etdiyi gələcək müdaxilə nisbətləri modelə tətbiq edildikdə, nano-gücləndirilmiş strategiyanın hesablanmış 30 illik həyat dövrü xərci gözlənilən, nikbin və bədbin ssenarilərdə ənənəvi strategiyadan müvafiq olaraq %11,25, %16,63 və %9,58 aşağı olmuşdur. Bu nəticə MWCNT məhlulunun daha dayanıqlı olduğuna dair eksperimental sübut deyil; nano-gücləndirilmiş ssenaridə SHM məlumatının gələcək müdaxilənin daha hədəfli aparılmasına imkan verəcəyi fərziyyəsinin iqtisadi nəticəsidir.

Monte Karlo qeyri-müəyyənlik analizində 1.000.000 cütləşdirilmiş simulyasiya aparılmışdır. Nano-gücləndirilmiş strategiyanın median 30 illik xərci €13.891,23, ənənəvi strategiyanın median xərci €15.784,77 olmuş; cütləşdirilmiş xərc fərqinin medianı −€1887,55 təşkil etmişdir. Lakin fərqin %95 qeyri-müəyyənlik intervalı −€4381,57 ilə +€483,62 arasında olduğuna görə sıfırı keçir. Buna görə tədqiqat nano-gücləndirilmiş strategiya üçün şərtsiz iqtisadi üstünlük göstərmir.

Ekoloji qiymətləndirmədə SHM avadanlığının skrininq səviyyəli karbon izi də daxil edildikdə, gələcək bərpa müdaxiləsi nəzərə alınmazdan əvvəl nano-gücləndirilmiş strategiyanın ümumi iqlim dəyişikliyi təsiri 103,87 kg CO₂ ekvivalenti, ənənəvi yanaşmanın isə 98,15 kg CO₂ ekvivalenti olmuşdur. Nano-gücləndirilmiş strategiya bu baza vəziyyətində %5,83 daha yüksək iqlim təsirinə malikdir. Daha aşağı hesablanmış iqlim təsiri yalnız fərz edilən gələcək müdaxilə nisbətləri tətbiq edildikdən sonra ortaya çıxır.

Tarixi hörgü konstruksiyalarının bərpasında problem nədir?

Tarixi hörgü konstruksiyalarının qorunması yalnız zədələnmiş tikişlərin yeni məhlulla doldurulmasından ibarət deyil. İstifadə olunan bərpa materialı tarixi əsasla mexaniki və hiqrotermal baxımdan uyğun olmalı, orijinal materiala lazımsız gərginlik yaratmamalı və gələcək texniki xidmət prosesini də dəstəkləməlidir.

Tədqiqatda araşdırılan divarda tikişlərin deqradasiyası, lokal çatlar, material itkisi, bioloji artım və əvvəlki müdaxilələrin izləri vardır. Divar yerli mənşəli nizamsız təbii daşlardan ibarətdir və orijinal daşlar torpaq əsaslı məhlulla birləşdirilmişdir.

Əhəng və ya əhənglə zəngin bərpa məhlulları tarixi divarlarda sementlə zəngin müasir məhlullarla müqayisədə ümumiyyətlə daha uyğun hesab edilir. Bunun səbəbi yalnız mexaniki möhkəmlik deyil, həm də tarixi divarın uzunmüddətli davranışına təsir edən məsaməlilik və nəm ötürülməsi kimi xüsusiyyətlərdir.

Özünü Hiss Edən MWCNT Məhlulu Necə İşləyir?

MWCNT ilə gücləndirilmiş məhlul məhlul matrisində elektrik keçirici yollar yaradan çoxdivarlı karbon nanoboruları ehtiva edir. Mexaniki deformasiya, çatın başlanması və ya çatın irəliləməsi bu keçirici şəbəkənin elektrik müqavimətini dəyişə bildiyi üçün, daxil edilmiş elektrodlarla aparılan müqavimət ölçməsi materialın mexaniki vəziyyətindəki dəyişikliklər barədə monitorinq siqnalı təmin edə bilər.

İki bərpa strategiyası

Məhlulların əsas tərkibi

Hər iki məhlul eyni əsas bağlayıcı matrisindən istifadə edir. Yeganə əsas material fərqi Ssenari B-yə MWCNT əlavə edilməsidir.

Bağlayıcı sistemi çəki üzrə %35 hidratlaşdırılmış əhəng + %35 ağ sement + %30 metakaolin şəklində hazırlanmışdır. Bağlayıcı/qum nisbəti çəki üzrə 1:3, su/bağlayıcı nisbəti isə 0,55-dir. Nano-gücləndirilmiş məhlulda Nanocyl NC7000™ MWCNT miqdarı bağlayıcı kütləsinin %0,15-i olaraq müəyyən edilmişdir.

Sulu MWCNT əlavəsinin tərkibindəki su ümumi qarışdırma suyu hesabına daxil edildiyi üçün hər iki məhlulun ümumi su/bağlayıcı nisbəti eyni saxlanılmışdır.

24 m² divar üçün təxminən 200 kg məhlul miqdarı necə müəyyən edildi?

Tədqiqat 24 m² divar səthinin təxminən %20-sinin tikişlərin yenilənməsi və ya lokal məhlul dəyişdirilməsinə ehtiyac duyduğunu fərz etmişdir. Bu nisbət 4,80 m² müdaxilə sahəsinə uyğun gəlir.

Orta təmir dərinliyi 20 mm qəbul edilmiş və məhlul həcmi:

4,80 m² × 0,020 m = 0,096 m³

kimi hesablanmışdır. Təzə məhlul sıxlığı 1900 kg/m³ qəbul edildikdə xalis məhlul tələbatı:

0,096 m³ × 1900 kg/m³ = 182,4 kg

olur. Hazırlama və tətbiq itkiləri üçün %10 əlavə pay tətbiq edildikdə təxminən 200 kg istinad məhlul partiyası əldə edilmişdir. Bu dəyər bütün 24 m² divar səthinə normallaşdırıldıqda təxminən 8,3 kg/m²-ə uyğun gəlir.

Real sahə tətbiqinin əhatəsi

Hər iki məhlul eyni tarixi divarın ayrı-ayrı 4 m² bölmələrinə tətbiq edilmişdir. Sahələr müdaxilədən əvvəlki vəziyyət qiymətləndirməsinə əsasən oxşar deqradasiya səviyyələrini təmsil edəcək şəkildə seçilmişdir.

Bu sahə tətbiqi məhlulların real tarixi hörgü konstruksiyasında tətbiq oluna bilməsini göstərir. Lakin 30 illik iqtisadi və ekoloji nəticələrin 30 illik fiziki sahə monitorinqindən əldə edildiyi demək deyil. Uzunmüddətli nəticələr prospektiv modelləşdirmə və ssenari fərziyyələrinə əsaslanır.

SHM sistemi necə qurulmuşdur?

Nano-gücləndirilmiş 4 m² sahə bölməsində seçilmiş kritik tikişlərə təxminən 2,5–3 cm dərinlikdə 16 metal elektrod yerləşdirilmiş və bunlar səkkiz müstəqil elektrod cütü yaratmışdır. Kritik nöqtələr müdaxilədən əvvəlki mühəndislik qiymətləndirməsinə əsasən seçilmişdir.

24 m²-lik prospektiv bütün-divar qiymətləndirməsində eyni səkkiz nöqtəli hədəfli monitorinq quruluşu model fərziyyəsi kimi saxlanılmışdır. Buna görə sistem bütün divarı bərabər məkan sıxlığında algılayan sensor şəbəkəsi deyil.

SHM məlumat və enerji axını

Elektrik müqaviməti iki problu gərginlik bölücü quruluşu ilə və 3,3 V DC altında ölçülmüşdür. Hər ölçmə kanalında izlənilən müqavimətlə oxşar böyüklükdə sabit istinad müqaviməti vardır.

Gərginlik bölücü sistemi məlum müqavimətlərlə stend üzərində yoxlanılmış və sapmaların %1-dən aşağı olduğu bildirilmişdir. Enerji dövrəsində LM2596 DC gərginlik çeviricisi istifadə olunmuşdur.

Temperatur və nisbi rütubət elektrik müqaviməti ilə eyni vaxtda qeydə alınmışdır. Lakin tədqiqat çərçivəsində sahə kalibrlənməsinə əsaslanan ədədi ekoloji düzəliş funksiyası yaradılmamışdır. Buna görə müqavimət siqnalları kəmiyyət zədə indeksi kimi deyil, monitorinq edilən sahələrdə elektrik dəyişikliklərinin keyfiyyət göstəriciləri kimi qiymətləndirilmişdir.

Başlanğıc ölçmələrinin təxminən 10–15 dəqiqə ərzində sabitləşməsi gözlənilmiş və hər mövqe üçün sabit dəyər \(R_0\) baza müqaviməti kimi istifadə edilmişdir. Ölçmə gündəlik olaraq səhər həyata keçirilən 60 dəqiqəlik məlumat toplama dövründə aparılmışdır; bu vaxt intervalı fotovoltaik enerji mənbəyinin işləmə dövrü ilə əlaqəlidir.

Sistem sərhədi və funksional vahid

İqtisadi və ekoloji qiymətləndirmədə funksional vahid:

“24 m² ölçülü tarixi hörgü divarının bərpa edilməsi, 30 il ərzində monitorinq/qiymətləndirmə aparılması və 30-cu ilin sonunda gələcək bərpa ehtiyacının nəzərə alınması”

kimi müəyyən edilmişdir.

Sistem sərhədi hazırlıq, ilkin tətbiq, 30 illik monitorinq/yoxlama və 30-cu ildə fərz edilən gələcək bərpa müdaxiləsini əhatə edir. 30 ildən sonrakı fəaliyyətlər modeldən kənarda saxlanılmışdır.

Gələcək bərpa nisbətləri

Bu nisbətlər 30 ildən sonra həqiqətən ölçülmüş deqradasiya nisbətləri deyil. Mənbə onları müdaxilədən əvvəlki vəziyyət qiymətləndirməsi, dərc edilmiş faiz əsaslı zədə sinifləri və layihə inşaat mühəndisinin peşəkar qiymətləndirməsinə əsaslanan mühəndislik məlumatlı ssenari parametrləri kimi müəyyən edir.

Ssenari B-dəki daha aşağı nisbətlər elektrik monitorinq məlumatının bərpanın daha hədəfli sahələrə yönəldilməsinə kömək edə biləcəyi fərziyyəsini təmsil edir. Bu nisbətlər MWCNT məhlulunun fiziki olaraq daha yavaş deqradasiya etdiyini göstərən eksperimental nəticələr deyil.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Fəaliyyət Əsaslı Xərcləndirmə yanaşması

İqtisadi qiymətləndirmə Activity-Based Costing (ABC) üsulu ilə həyata keçirilmişdir. Hazırlıq, tətbiq və monitorinq mərhələlərindəki fəaliyyətlər əmək, material, sərf materialı, enerji, nəqliyyat və avadanlıq istifadəsi ilə əlaqələndirilmişdir.

Ümumi ilkin tətbiq xərci

Mənbə ümumi tətbiq xərcini:

\[ TMC = EC + MC + LC \tag{1} \]

kimi müəyyən edir.

Burada \(TMC\) ümumi tətbiq xərcini, \(EC\) enerji xərcini, \(MC\) material və əlaqəli avadanlıq/sərf xərclərini, \(LC\) isə əmək xərcini ifadə edir.

Enerji xərci

\[ EC=\sum_{i=1}^{n}\left(ICPR_i\cdot PCPR_i\cdot TPR_i\right)\cdot CE \tag{2} \]

\(ICPR_i\) avadanlığın quraşdırılmış gücü; \(PCPR_i\) işləmə tutumu əmsalı; \(TPR_i\) işləmə müddəti; \(CE\) isə elektrik enerjisinin vahid xərcidir. Tədqiqatda mexaniki qarışdırıcının gücü 0,55 kW və qarışdırma müddəti 20 dəqiqə kimi istifadə edilmişdir.

Material xərci

\[ MC=C_{pr}+C_{appl}+C_{mon}+DC \tag{3} \]

\(C_{pr}\) hazırlıq, \(C_{appl}\) tətbiq, \(C_{mon}\) monitorinqlə bağlı material və sərf xərclərini; \(DC\) isə avadanlığın amortizasiyasını təmsil edir.

Mərhələ əsaslı material xərci:

\[ C_i=\sum_j\left(W_{ij}\cdot P_{ij}\right)+TC_{cons,i} \tag{3a} \]

şəklində hesablanmışdır. \(W_{ij}\) mərhələ \(i\)-də istifadə olunan material \(j\)-nin miqdarı; \(P_{ij}\) vahid alış qiyməti; \(TC_{cons,i}\) isə müvafiq mərhələnin ümumi sərf materialı xərcidir.

Avadanlıq amortizasiyası

\[ DC= TC_{equip,pr}\left(\frac{TUH_{pr}}{TLH_{pr}}\right) + TC_{equip,appl}\left(\frac{TUH_{appl}}{TLH_{appl}}\right) \tag{3b} \]

Burada \(TC_{equip}\) avadanlığın satınalma xərcini, \(TUH\) müvafiq işdə istifadə olunan müddəti və \(TLH\) avadanlığın ümumi xidmət müddətini təmsil edir. Amortizasiya yalnız hazırlıq və tətbiq alətlərinə tətbiq edilmişdir; SHM-nin planlı hissə dəyişmələri birbaşa monitorinq xərci kimi qiymətləndirilmişdir.

Əmək xərci

\[ LC=LC_{pr}+LC_{appl}+LC_{mon} \tag{4a} \]

və ətraflı şəkildə:

\[ \begin{aligned} LC=&(ENGH_{pr}\cdot ENGHT_{pr}+STH_{pr}\cdot STHT_{pr})\\ &+(ENGH_{appl}\cdot ENGHT_{appl}+STH_{appl}\cdot STHT_{appl})\\ &+(ENGH_{mon}\cdot ENGHT_{mon}+STH_{mon}\cdot STHT_{mon}) \end{aligned} \tag{4b} \]

şəklindədir. \(ENGH\) və \(STH\) mühəndis və ixtisaslı texnikin iş saatlarını; \(ENGHT\) və \(STHT\) isə müvafiq saatlıq əməkhaqlarını təmsil edir.

Mənbə xərc modelində mühəndis əməkhaqqı €10/saat, texnik əməkhaqqı €6/saat, elektrik qiyməti €0,20/kWh və yanacaq qiyməti €1,50/L kimi qəbul edilmişdir.

Məhlul və SHM xərc girişləri

İlkin SHM avadanlıq xərci €274,54-dür. Arduino Nano ESP32 ilə siqnal və enerji kabelləri 10-cu və 20-ci illərdə planlı şəkildə dəyişdirilmişdir. Cari qiymətlərlə hər dəyişmə €103,53 olub, %2,15 illik inflyasiya tətbiq edildikdə 10-cu ildə €128,07 və 20-ci ildə €158,43 kimi modelləşdirilmişdir.

Həyat dövrü xərci

Monitorinq və gələcək bərpa xərclərinin inflyasiya ilə gələcəyə daşındığı ifadə:

\[ LCC= \sum_{t=1}^{n} MonitoringCost_t(1+\pi)^t + Ratio\cdot ImplementationCost\cdot(1+\pi)^{t_{impl}} \tag{5} \]

şəklindədir. \(\pi\) illik inflyasiya dərəcəsini, \(Ratio\) gələcəkdə müdaxilə ediləcək divar nisbətini, \(t_{impl}\) isə gələcək bərpanın baş verdiyi ili təmsil edir.

İlkin tətbiq xərci əlavə edildikdə ümumi həyat dövrü xərci:

\[ TC= ImplementationCost_0+ \sum_{t=1}^{n} MonitoringCost_t(1+\pi)^t + Ratio\cdot ImplementationCost\cdot(1+\pi)^{t_{impl}} \tag{6} \]

kimi hesablanmışdır.

Tədqiqat %2,15 illik inflyasiya dərəcəsini Yunanıstanın 2002–2024-cü illər üzrə orta illik inflyasiyasından çıxarmışdır. Gələcək bərpa 30-cu ilin sonunda modelləşdirilmiş və 30 il ərzində aralıq bərpa dövrləri əlavə edilməmişdir.

Çəkili qərar-dəstək müqayisəsi

Gözlənilən ssenariyə %50, nikbin və bədbin ssenarilərə isə hərəsinə %25 çəki verilmişdir:

\[ Expected\ Savings=\sum_i w_i\cdot CostDifference_i \tag{7} \]

Bu çəkilər gələcək vəziyyətlərin statistik ehtimalları deyil. Mənbə onları yalnız qərar dəstəyi məqsədilə, mərkəzi gözlənilən vəziyyətin ətrafındakı simmetrik müsbət və mənfi alternativlər kimi istifadə etmişdir.

İlkin tətbiq və monitorinq xərcləri

Ənənəvi strategiyanın monitorinq xərci 5 sahə yoxlamasından ibarətdir. Nano-gücləndirilmiş strategiyada isə məlumat ötürülməsi, iki sahə doğrulama səfəri və planlı SHM komponent dəyişmələri birlikdə nəzərə alınmışdır. Nano strategiyada yalnız məlumat ötürülməsi ümumilikdə €848,56 təşkil edir.

30 illik ssenari xərcləri

Çəkili deterministik müqayisədə 30 illik xərc ənənəvi strategiya üçün €15.822,18, nano-gücləndirilmiş strategiya üçün €13.933,05 olmuşdur. Çəkili fərq −€1889,14, yəni nano strategiyanın xeyrinə %11,94-dür.

Lakin bu çəkili nəticə statistik olaraq proqnozlaşdırılmış “gözlənilən xərc” deyil. İstifadə olunan %50/%25/%25 çəkilər qərar dəstəyi üçün tədqiqatçılar tərəfindən seçilmişdir.

Monte Karlo Analizi Nano-Gücləndirilmiş Strategiyanın Mütləq Daha Ucuz Olduğunu Göstərirmi?

Xeyr. Monte Karlo nəticələrində nano-gücləndirilmiş strategiya simulyasiyaların əksəriyyətində daha aşağı xərc yaratsa da, iki strategiya arasındakı cütləşdirilmiş xərc fərqinin %95 qeyri-müəyyənlik intervalı sıfırı keçdiyi üçün tədqiqat bütün modelləşdirilmiş qeyri-müəyyənlik diapazonunda şərtsiz iqtisadi üstünlük göstərə bilmir.

Monte Karlo qeyri-müəyyənlik analizi

Nikbin, gözlənilən və bədbin deterministik 30 illik xərclər hər strategiya üçün müvafiq olaraq üçbucaqlı paylanmanın aşağı həddi, modu və yuxarı həddi kimi istifadə edilmişdir. Python 3.11 ilə 1.000.000 cütləşdirilmiş simulyasiya aparılmışdır.

Hər iterasiyada iki strategiya üçün ayrıca 30 illik xərc nümunəsi götürülmüş və:

MWCNT + SHM xərci − Ənənəvi xərc

fərqi hesablanmışdır. Mənfi dəyər nano-gücləndirilmiş strategiyanın daha aşağı xərcə malik olduğunu ifadə edir.

Simulyasiyaların %93,59-unda nano-gücləndirilmiş yanaşma daha aşağı 30 illik xərc yaratmışdır. Buna baxmayaraq, fərq paylanmasının yuxarı %2,5 həddi +€483,62-yə çatdığı üçün bəzi model kombinasiyalarında ənənəvi strategiya daha aşağı xərcə malikdir.

Həyat Dövrünün Qiymətləndirilməsi necə aparılmışdır?

Ekoloji qiymətləndirmə LCA for Experts® 10.9.8.16 proqram təminatında ISO 14040:2006 və ISO 14044:2006 prinsipləri çərçivəsində aparılmışdır. Təsirin qiymətləndirilməsində Avropa Komissiyasının Environmental Footprint 3.2 (EF 3.2) metodu istifadə edilmişdir.

Həyat Dövrü İnventarı məhlul formulları, material miqdarları, daşınma, qarışdırma, sahə səfərləri və gələcək müdaxilə nisbətlərinə dair ilkin tədqiqat məlumatlarını əhatə edir. Material istehsalı, elektrik və avtomobil nəqliyyatı kimi fon prosesləri LCA for Experts verilənlər bazaları ilə modelləşdirilmişdir.

MWCNT ekoloji inventarı necə təmsil edilmişdir?

İstifadə olunan MWCNT üçün Sphera verilənlər bazasında məhsula xas həyat dövrü inventarı olmadığından, iqlim dəyişikliyinə töhfə ədəbiyyatda sənaye miqyaslı ənənəvi katalitik kimyəvi buxar çökmə (CVD) istehsal prosesini təmsil edən proxy vasitəsilə hesablanmışdır.

Digər EF 3.2 kateqoriyalarında ən yaxın texniki təmsilçi verilənlər dəstlərindən istifadə edilmişdir. Bu vəziyyət xüsusilə nano-materiala xas ekoloji nəticələrin məhsula spesifik tam inventar olmadığını göstərən mühüm model məhdudiyyətidir.

Nəqliyyat fərziyyəsi

Materialların tikinti sahəsinə təchizat nöqtəsindən 60 km gediş-gəliş avtomobil nəqliyyatı ilə daşındığı fərz edilmişdir. Sahə səfərləri Euro 5 dizel minivanla, 6,0 L/100 km yanacaq sərfiyyatı ilə modelləşdirilmişdir.

Hər 60 km-lik səfər üçün təxminən 3,6 L dizel və 12,7 kg CO₂ ekvivalenti iqlim təsiri hesablanmışdır. Beləliklə, beş ənənəvi sahə səfəri 63,30 kg CO₂ ekvivalenti, iki nano-strategiya doğrulama səfəri isə 25,30 kg CO₂ ekvivalenti yaratmışdır.

Bu 60 km fərziyyəsi istehsal ölkələrindən və ya beynəlxalq distribusiya mərkəzlərindən gələn bütün təchizat zəncirini təmsil etmir.

SHM avadanlığının iqlim dəyişikliyi yükü

SHM avadanlığının iqlim təsiri ilkin quraşdırmada 28,73 kg CO₂ ekvivalenti, 10-cu və 20-ci illərdəki planlı dəyişmələr daxil olmaqla 30 ildə 41,42 kg CO₂ ekvivalentidir.

Bu avadanlıq inventarı yalnız iqlim dəyişikliyi kateqoriyasına kəmiyyətcə əlavə edilə bilmişdir. Elektron komponentlərin ətraflı tərkib və istehsal məlumatları kifayət etmədiyi üçün SHM avadanlığının turşulaşma, ekotoksiklik, metal/mineral resurs istifadəsi kimi digər EF 3.2 kateqoriyalarına töhfələri hesablanmamışdır.

SHM Avadanlığı Əlavə Edildikdə Nano-Strategiyanın Karbon Təsiri Başlanğıcda Daha Aşağıdırmı?

Xeyr. Gələcək bərpa müdaxiləsi modelə əlavə edilməzdən əvvəl SHM avadanlığı və MWCNT əlavəsi daxil edildikdə, nano-gücləndirilmiş strategiyanın ümumi iqlim dəyişikliyi təsiri 103,87 kg CO₂ ekvivalenti, ənənəvi strategiyanın isə 98,15 kg CO₂ ekvivalentidir; nano strategiya baza vəziyyətində %5,83 daha yüksəkdir.

Baza ekoloji nəticələr

Nano-gücləndirilmiş yanaşma mövcud inventarda bir çox kateqoriyada daha aşağı dəyər göstərsə də, ümumi iqlim dəyişikliyi, ionlaşdırıcı radiasiya, ozon qatının incəlməsi, hissəcik maddə və bəzi toksiklik alt kateqoriyalarında daha yüksək dəyərlər əldə edilmişdir.

Daha da önəmlisi, SHM avadanlığı iqlim dəyişikliyi xaricindəki kateqoriyalara tam şəkildə əlavə edilə bilmədiyi üçün bu kateqoriyalar nano-gücləndirilmiş sistemin tam ekoloji profili kimi şərh edilə bilməz.

İqlim dəyişikliyi yükünün həyat dövrü mərhələləri

Bu paylanma mühüm bir nəticəni görünən edir: nano strategiya sahə səfərlərini beşdən ikiyə endirərək nəqliyyat mənşəli yükü azaldır; lakin SHM elektron avadanlığının 41,42 kg CO₂ ekvivalenti olan 30 illik yükü əlavə edildikdə bu üstünlük baza cəmində tərsinə çevrilir.

Gələcək müdaxilə əlavə edildikdə iqlim nəticələri

Nano strategiyanın iqlim dəyişikliyi təsiri yalnız Ssenari B üçün daha kiçik gələcək bərpa sahələri tətbiq edildikdə ənənəvi strategiyanın altına düşür. Mənbə bu nəticəni MWCNT məhlulunun “təbii olaraq daha aşağı karbonlu” və ya “daha dayanıqlı” olduğunun sübutu kimi şərh etmir.

Hissəcik maddə nümunəsi niyə vacibdir?

Tədqiqatın çoxkateqoriyalı ekoloji şərh tələb etdiyini göstərən mühüm nümunələrdən biri hissəcik maddədir. Nano-gücləndirilmiş strategiyanın hissəcik maddə təsiri baza vəziyyətində %3,29 daha yüksək, gözlənilən müdaxilə ssenarisində %7,79 daha yüksək və bədbin ssenaridə %10,71 daha yüksəkdir. Nikbin ssenaridə isə iki üsul demək olar ki, bərabərdir və nano strategiya təxminən %0,22 daha aşağı dəyər göstərir.

Buna görə yalnız CO₂ ekvivalentinə əsasən “daha ekoloji” nəticəsi çıxarmaq tədqiqatın bütün ekoloji nəticələrini təmsil etmir.

Karbonatlaşma niyə modelə daxil edilməmişdir?

Əhəng tərkibli məhlullarda atmosfer CO₂-nin zamanla karbonatlaşma yolu ilə bağlanması bütün həyat dövrü karbon balansına təsir edə bilər. Lakin karbonatlaşmanın sürəti və miqdarı bağlayıcı tərkibi, məsamə quruluşu, nəm, ətraf mühit şəraiti və CO₂-yə çıxışdan asılıdır.

Bu tədqiqat xüsusi məhlul formulları üçün uzunmüddətli karbonatlaşma məlumatlarına malik olmadığı üçün heç bir CO₂ geri-alım krediti tətbiq etməmişdir. Buna görə bildirilən iqlim dəyərləri yalnız müəyyən edilmiş inventar proseslərini təmsil edir.

Tarixi divarla uzunmüddətli uyğunluq doğrulanıbmı?

Xeyr. Tədqiqat MWCNT əlavəsinin məsamə quruluşu və nəm ötürülməsinə mümkün təsirlərinin tarixi hörgü konstruksiyaları baxımından uzunmüddətli şəkildə ayrıca araşdırılmasının lazım olduğunu bildirir.

Su buxarı keçiriciliyi, kapilyar su daşınması, quruma davranışı və duz daşınması/kristallaşması birbaşa ölçülməmişdir. MWCNT məhlulu ilə orijinal torpaq əsaslı divar məhlulu arasında birbaşa hiqroskopik və ya duz uyğunluğu müqayisəsi də aparılmamışdır.

Bu parametrlər tarixi konstruksiyalarda xüsusilə vacibdir; çünki uyğun olmayan təmir məhlulu nəmi konstruksiyanın daxilində saxlaya və ya duz kristallaşması zədəsini orijinal tarixi materiala yönəldə bilər.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• MWCNT əlavə edilmiş üçkomponentli bərpa məhlulu real tarixi divarın 4 m²-lik bölməsində daxil edilmiş elektrodlarla sahə miqyasında tətbiq edilmişdir.
• Elektrik müqavimətinə əsaslanan hədəfli SHM sistemi səkkiz kritik nöqtədə monitorinq siqnalı təmin edəcək şəkildə qurulmuşdur.
• Nano-gücləndirilmiş strategiyanın ilkin tətbiq və 30 illik monitorinq xərcləri ənənəvi strategiyadan daha yüksəkdir.
• Fərz edilən daha kiçik gələcək müdaxilə nisbətləri tətbiq edildikdə nano strategiya üç deterministik ssenaridə daha aşağı hesablanmış 30 illik xərc yaradır.
• Monte Karlo modelində nano strategiyanın daha aşağı xərc yaratması dominant nəticədir; lakin cütləşdirilmiş xərc fərqinin %95 qeyri-müəyyənlik intervalı sıfırı keçir.
• SHM avadanlığı daxil edildikdə nano strategiyanın baza ümumi iqlim dəyişikliyi təsiri ənənəvi strategiyadan %5,83 daha yüksəkdir.
• Daha aşağı nano-strategiya iqlim təsiri yalnız gələcəkdə daha kiçik müdaxilə nisbətlərinin tətbiqindən sonra ortaya çıxır.
• Ekoloji nəticələr təsir kateqoriyasına görə dəyişir; tək karbon metrikası bütün ekoloji performansı təmsil etmir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticələr

• MWCNT məhlulunun ənənəvi məhluldan 30 il daha dayanıqlı olduğu sübut edilməmişdir.
• SHM sisteminin fiziki deqradasiyanı birbaşa azaltdığı göstərilməmişdir.
• Elektrik müqaviməti hədləri ilə real zədə səviyyəsi arasında doğrulanmış kəmiyyət hədd əlaqəsi qurulmamışdır.
• Müqavimət ölçmələri kəmiyyət zədə indeksi kimi kalibrlənməmişdir.
• Ssenari B üçün %25–60 arasındakı gələcək müdaxilə nisbətləri sahə müşahidəsindən çıxarılmış 30 illik deqradasiya nisbətləri deyil.
• Nano strategiyanın bütün ekoloji təsir kateqoriyalarında üstün olduğu göstərilməmişdir.
• SHM avadanlığının iqlim dəyişikliyi xaricində bütün EF 3.2 kateqoriyaları üçün tam həyat dövrü inventarı yaradılmamışdır.
• MWCNT məhlulunun orijinal tarixi divarla uzunmüddətli nəm və duz uyğunluğu hələ sübut edilməmişdir.
• Bu tək vaka tədqiqatının xərcləri başqa ölkələr, əməkhaqqı səviyyələri, məsafələr və ya tarixi konstruksiyalar üçün birbaşa ümumiləşdirilə bilməz.

Tədqiqatın əsas məhdudiyyətləri

Prospektiv 30 illik quruluş: Uzunmüddətli nəticələr real 30 illik sahə müşahidələri deyil, iqtisadi və ekoloji model nəticələridir.

Gələcək müdaxilə nisbətləri: Ssenari A və B üçün fərqli nisbətlər mühəndislik məlumatlı fərziyyələrdir və nəticələrə güclü təsir edir.

SHM kalibrlənməsi: Elektrik müqaviməti üçün temperatur və rütubətə qarşı kəmiyyət sahə düzəlişi və ya zədə həddi kalibrlənməsi aparılmamışdır.

Məkan əhatəsi fərqi: Vizual yoxlama bütün divarı dövri olaraq qiymətləndirərkən SHM səkkiz seçilmiş kritik nöqtədən davamlı/təkrarlanan məlumat verir. İki üsul eyni məlumat növünü yaratmır.

Elektronika LCA məlumatı: SHM avadanlığının yalnız iqlim dəyişikliyi təsiri skrininq səviyyəsində modelə əlavə edilə bilmişdir.

MWCNT proxy məlumatı: İstifadə olunan nano-materiala xas tam LCI olmadığından istehsal üçün təmsilçi CVD məlumatı istifadə edilmişdir.

Nəm və duz uyğunluğu: Uzunmüddətli su buxarı, kapilyarlıq, quruma və duz kristallaşması davranışları eksperimental şəkildə doğrulanmamışdır.

Karbonatlaşma: Məhlul tərəfindən uzunmüddətli CO₂ udulması üçün karbon krediti modelə daxil edilməmişdir.

Gələcək tədqiqat ehtiyacı

Müəlliflər monitorinq sisteminin real qərar dəstəyinə çevrilməsi üçün elektrik müqaviməti reaksiyası, real deqradasiya vəziyyəti və bərpa tələb edən sahə arasında uzunmüddətli sahə məlumatlarına əsaslanan kəmiyyət əlaqələrinin qurulmasının lazım olduğunu vurğulayırlar.

Həmçinin MWCNT məhlulunun tarixi divarla su buxarı keçiriciliyi, kapilyar nəm daşınması, quruma, duz daşınması və duz kristallaşması baxımından uzunmüddətli uyğunluğunun sınaqdan keçirilməsi; SHM infrastrukturu üçün bütün EF 3.2 ekoloji kateqoriyalarında daha ətraflı həyat dövrü inventarlarının yaradılması tələb olunur.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal tədqiqat: Prospective Life-Cycle Cost and Environmental Assessment of MWCNT-Reinforced Self-Sensing Ternary Mortar for Historic Masonry Restoration: A Field Case Study

Müəlliflər: Evangelos Vasileiou; Lydia-Chara Pavlopoulou; Vasileios D. Prokopiou; Ilona Lazaridou; Vasileios Zeimpekis; George Maistros; Zoi S. Metaxa; Nikolaos D. Alexopoulos.

Corresponding author: Nikolaos D. Alexopoulos.

Corresponding author e-poçtu: nalexop@aegean.gr

Afiliasiyalar: Research Unit of Advanced Materials, Department of Financial and Management Engineering, School of Engineering, University of the Aegean, Chios, Greece; Department of Accounting and Finance, Hellenic Mediterranean University, Heraklion, Greece; Hephaestus Laboratory, School of Chemistry, Democritus University of Thrace, Kavala, Greece.

Jurnal: Sustainability.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Cild / say / məqalə nömrəsi: Volume 18, Issue 19, Article 10216.

DOI: 10.3390/su181910216.

Göndərilmə: 9 iyul 2026.

Reviziya: 29 sentyabr 2026.

Qəbul: 6 oktyabr 2026.

Nəşr: 8 oktyabr 2026.

Mənbə növü: Resenziyalı tədqiqat məqaləsi; real tarixi divarda sahə tətbiqini prospektiv 30 illik həyat dövrü xərc və ekoloji qiymətləndirmə modeli ilə birləşdirən vaka tədqiqatı.

Lisenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Rəsmi keçid: https://doi.org/10.3390/su181910216

Funksional vahid: 24 m² tarixi hörgü divarı, 30 illik istinad dövrü.

Real sahə tətbiqi: Ənənəvi və nano-gücləndirilmiş məhlul üçün eyni divarda ayrı 4 m² sahələr.

İqtisadi metod: Activity-Based Costing və 30 illik Life-Cycle Cost modeli.

Ekoloji metod: LCA for Experts® 10.9.8.16; ISO 14040:2006 və ISO 14044:2006 çərçivəsi; Environmental Footprint 3.2.

Qeyri-müəyyənlik metodu: Nikbin, gözlənilən və bədbin xərcləri üçbucaqlı paylanmanın həddi/modu kimi istifadə edən 1.000.000 cütləşdirilmiş Monte Karlo simulyasiyası; Python 3.11.

Maliyyələşdirmə: “Interregional Digital Transformation for Culture and Tourism in Aegean Archipelagos” e-Infrastructure layihəsi (MIS 5047046); “Regional Excellence” aksiyası çərçivəsində Avropa Regional İnkişaf Fondu və Yunan Dövləti tərəfindən birgə maliyyələşdirilmişdir.

Etik komitə: Tətbiq edilmir.

Məlumatlandırılmış razılıq: Tətbiq edilmir.

Məlumatların əlçatanlığı: Məlumatlar əsaslandırılmış sorğu əsasında corresponding author-dan əldə edilə bilər. Layihəyə xas xərc fərziyyələri, bərpa müdaxilə parametrləri və LCA model girişləri ehtiva etdiyi üçün ictimaiyyətə açıq deyil.

Maraq toqquşması: Müəlliflər maraq toqquşması bildirməmişdir.

Müəllif töhfələri: Konseptuallaşdırma E.V., L.-C.P., V.D.P. və N.D.A.; metod E.V., L.-C.P., V.D.P., V.Z. və N.D.A.; proqram təminatı V.D.P. və I.L.; doğrulama E.V., L.-C.P., V.D.P., V.Z., Z.S.M. və N.D.A.; formal analiz E.V., L.-C.P. və V.D.P.; araşdırma E.V., L.-C.P., I.L., V.Z. və G.M.; resurslar N.D.A., Z.S.M. və G.M.; məlumatların idarə edilməsi E.V., L.-C.P., V.D.P. və I.L.; ilkin layihə E.V., L.-C.P. və V.D.P.; nəzərdən keçirmə/redaktə bütün müəlliflər; vizuallaşdırma V.D.P. və I.L.; nəzarət Z.S.M. və N.D.A.; layihə idarəetməsi E.V. və N.D.A.

Əsas elmi şərh sərhədi: Hesablanmış iqtisadi və ekoloji üstünlüklər iki tam bərpa strategiyasının müqayisəsidir. Material formulu, monitorinq üsulu, sahə səfərinin tezliyi, avadanlıq ehtiyacı və gələcək müdaxilə nisbətləri eyni vaxtda dəyişir. Buna görə tədqiqat təkcə MWCNT əlavəsinin və ya təkcə SHM sisteminin müstəqil iqtisadi/ekoloji təsirini izolyasiya etmir.

Dayanıqlılıq sərhədi: Tədqiqat MWCNT məhlulunun daha uzun fiziki xidmət müddətinə malik olduğunu eksperimental şəkildə göstərməmişdir. Özünü hiss etmə və fiziki dayanıqlılıq ayrı xüsusiyyətlərdir.

SHM sərhədi: Müqavimət siqnalları temperatur/rütubət üçün sahədə kalibrlənmiş kəmiyyət düzəlişinə məruz qalmamış və kəmiyyət zədə indeksinə çevrilməmişdir.

Ekoloji sistem sərhədi: SHM avadanlığının ətraflı komponent inventarı yalnız iqlim dəyişikliyi üçün skrininq səviyyəsində əlavə edilmişdir. Digər EF 3.2 nəticələri buna görə monitorinq-enabled sistemin qismən ekoloji profilləridir.