DTU ud over Lyngbys grænser – arktisk ingeniørvidenskab

mandag 26 jun 17
|

Kontakt

Lisbeth M. Ottosen
Professor, sektionsleder
DTU Byg
45 25 22 60
Ingeniørvidenskab sættes på prøve, når kontekst og randbetingelser ændres. Når erfaringsgrundlag og gængs teori udfordres, bliver nytænkning og kreativitet nødvendig. Dette er i høj grad tilfældes i Arktis og udgør derfor den interessante og udfordrende forskningsmæssige hverdag på Center for Arktisk Teknologi på DTU

Inden for ingeniørvidenskab i Arktis kommer kendt teknologi ofte til kort, fordi den typisk er udviklet til et klima og en kontekst under mere sydlige himmelstrøg.

Udviklingspotentialet inden for arktisk ingeniørvidenskab er omfattende, både fordi efterspørgslen i det arktiske er stor, men også fordi der kan føres nyskabende læring ind i ingeniørvidenskaben i den kendte kontekst. Her bydes der på banebrydende læring både i forhold til udvidelse af det teoretiske grundlag og til nye ideer til teknologiske forbedringer.

At kunne forstå og agere i forskellige klimatiske sammenhænge styrker den teknologiske omstillingsparathed i forhold til klimaforandringer i forskellige dele af verden.

Tilstedeværelse og samarbejde i Grønland

Center for Arktisk Teknologi (ARTEK) på DTU Byg giver DTU en enestående mulighed for at være bannerfører for denne horisontudvidende forskning.

Centerets tilstedeværelse i Grønland og stærke relationer her og i andre arktiske lande byder bl.a. på muligheden for at lave eksperimentelt baseret forskning, rådgivning og innovation direkte i den arktiske kontekst. Med afsæt heri kan teori og teknologi udvikles.

Forskningen hos ARTEK er organiseret i fire fagområder: Byggeri, anlæg og naturforhold, arktisk miljøteknologi samt planlægning og infrastruktur.

Den arktiske kontekst dækker over forskelligartede ting som koldt klima, barsk og sårbar natur, sparsomt befolkede egne og lange afstande med vanskeliggjort transport. Teknologiudvikling inden for et af de fire fagområder må ske i et tværfagligt samarbejde, idet områderne ofte griber ind i hinanden.

I disse år ændres både det fysiske og sociale miljø i Arktis drastisk. Klimaforandringer, urbanisering og økonomisk udvikling af forskellige sektorer såsom turisme, ressourceudvinding og transportforhold tegner et tydeligt billede af et Arktis i forandring.

Et af formålene med ARTEKs forskning er at bidrage til, at denne udvikling bliver så bæredygtig som muligt. To eksempler på ARTEKs tværfaglige forskning er spildevandsrensning i Arktis og fundering på permafrost.

Spildevandsrensning i Arktis

Den nærværende udvikling i Arktis giver nye udfordringer i forhold til affald og spildevandsrensning.

Den stigende interesse for teknologiske løsninger, som kan håndtere affald og spildevand i afsidesliggende byer og bygder i Arktis, var tydelig på DTU Bygs internationale konference ARTEK Event 2016: ”Sanitation in Cold Climate Regions”. Konferencen blev afholdt i den vestgrønlandske by Sisimiut, hvor 100 deltagere fra samtlige arktiske lande var samlet.

Et åbent spørgsmål, som blev tydeliggjort på konferencen, er, om de systemer til affalds- og spildevandshåndtering, der anvendes i dag, giver tilstrækkelig beskyttelse af befolkningen og miljøet. Det er ikke tidligere kortlagt. Desuden er det langt fra alle steder i Arktis, hvor sådanne systemer overhovedet findes. Infrastrukturen i og til de arktiske områder er ofte ikke-eksisterede eller i bedste fald sparsomme. Det betyder, at transport af materialer kan være overordentlig vanskeligt. Derfor er det vigtigt at udvikle løsninger, der i høj grad kan monteres og betjenes af lokalbefolkningen.

Med afsæt i konferencen blev der etableret et nyt internationalt og tværfagligt samarbejde med ARTEK som en af drivkræfterne. Forskerne er gået i gang med at kortlægge effekten af de nuværende systemer. Det internationale islæt i arbejdet er meget vigtigt, da de systemer, der anvendes i forskellige arktiske lande, er meget forskellige. ARTEK deltager i arbejdet med indgående kendskab til grønlandske forhold.

Den viden, som kortlægningen genererer, skal danne baggrund for forskning i og udvikling af nye pris-overkommelige, robuste og bæredygtige teknologiske løsninger, som beskytter befolkningen samt opfylder forsynings- og miljømæssige krav i den arktiske kontekst.

Arbejdet er fokuseret omkring Arktis, men der vil være viden og teknikker, som kan finde anvendelse f.eks. i andre sparsomt befolkede egne. For at udbrede muligheden for at arbejde med lignende metoder i andre sparsomt befolkede egne og for at få tilført ny teknologisk viden til arbejdet i Arktis, samarbejder ARTEK tæt med bl.a. andre institutter på DTU, som arbejder i en anden klimatisk kontekst.

Vidensopbygning fra stor undersøgelse af permafrost i Nordgrønland

Byggeri og infrastruktur er i visse egne af Arktis funderet på permafrost.

Geotekniske egenskaber for frossen jord udgøres af et kompleks mix af fysiske og thermo-mekaniske egenskaber pga. isen i den frosne jord. Styrken af finkornet, frossen jord er høj, og derfor har der været praksis for at fundere huse og infrastruktur direkte på permafrost flere steder. Men den frosne jord er sårbar over for temperaturændringer, også medens jorden er frossen, og specielt i temperaturområdet tæt på tø. Hvordan temperaturændringerne påvirker den frosne jords styrke er bestemt af de lokale klima- og naturforhold.

Fordi permafrostens egenskaber er så stedafhængig, er det nødvendigt at designe funderinger med baggrund i en lokal forundersøgelse af de geotekniske egenskaber.
ARTEK leder i 2017 en stor geoteknisk forundersøgelse i Qaanaaq i det nordvestlige Grønland. Forundersøgelsen skal skabe øget viden om de permafrostsætninger, der i stor udstrækning skader byens bygninger. Den nye viden skal også helt konkret benyttes til at forhindre samme skader ved en planlagt udvidelse af byen. Forundersøgelsen danner derudover ramme om planlægning af en bæredygtig udbygning af byens infrastruktur såsom vandforsyning og spildevandsrensning.

Der har ikke tidligere været foretaget detaljerede geotekniske undersøgelser så højt mod nord i Grønland. Det forventes derfor, at den generiske viden, som høstes gennem projektet, kan bringe væsentlig ny viden til den kendte teori om permafrost og fundering på denne.

I Qaanaaq består forundersøgelserne af 20 geotekniske boreprøver. Mellem borehullerne anvendes overfladenære geofysiske metoder til kortlægning (elektrisk modstandstomografi og refraktionsseismik). I forundersøgelsen vil avancerede teknikker blive anvendt til at kvantificere fysiske egenskaber baseret på anvendelse af disse teknikker på frossen jord. Resultaterne fra undersøgelser af materiale fra borehullerne vil blive brugt til validering af teknikkerne.

Flere af de dybe borehuller (op til 20 m) bliver instrumenteret med thermistorstrings til langtidsmonitering af det termiske regime i permafrosten. Disse skal over tid vise påvirkningen fra klimaforandringerne på permafrosten i høj-Arktis.

DTU’s undervisningsudbud inden for arktisk ingeniørvidenskab

DTU udbyder uddannelser, som fokuserer på at uddanne ingeniører, som kan håndtere den arktiske kontekst. Studerende har rig lejlighed til at deltage i udvikling af arktisk teknologi, da den forskning, som ARTEK udfører, trækkes direkte ind i de uddannelser, som bliver udbudt.

Diplomingeniøruddannelsen i Arktisk Teknologi starter med tre semestre i Sisimiut i Grønland, hvor de studerende fra starten lærer at tænke teknologi ind i den arktiske kontekst. Ud over de første tre semestre tager de studerende også et semester i ingeniørpraktik i et arktisk land, ligesom de skriver afgangsprojekt inden for et relevant emne.

ARTEK deltager også i den internationale masteruddannelse Nordic Master in Cold Climate Engineering. Uddannelsen udbydes i samarbejde med NTNU i Norge og Alto University i Finland. De studerende på denne uddannelse tilbringer et semester i Sisimiut. Semesteret har fået navnet ”Arktisk Semester”, og det kan også følges af DTU-studerende fra forskellige kandidatretninger, som har interesse for at arbejde i ekstremt klima. Semesteret udbydes også som efteruddannelse.

DTU’s uddannelser inden for ingeniørvidenskab i Arktis udnytter derfor i høj grad tilstedeværelsen i Grønland til at øge læringen og den faglige interesse, og de studerende indbydes til at tage aktiv del i forskningsprojekterne. F.eks. udbydes der i 2017 som led i feltaktiviteterne i Qaanaaq et sommerkursus med seks af ARTEKs studerende fra DTU og to udvekslingsstuderende fra University of Alaska Anchorage.

At opholde sig i Arktis sammen med hands-on eksperimentelt arbejde under uddannelsen giver et stærkt fagligt fundament for at uddanne ingeniører, som kan gå ud at arbejde direkte i en arktisk kontekst. En mulighed, som også færdiguddannede ingeniører kan få glæde af ved at tage Arktisk Semester som efteruddannelse.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.