فناوری نانو و محیط زیست
فناوری نانو و محیط زیست
امروزه پیشرفت تکنولوژی و دستیابی انسان به روشهای نوین برای استفاده از منابع طبیعی دستاوردهایی را به همراه دارد که علاوه بر تاثیرات فراوان در زندگی بشر، تاثیراتی منفی را نیز برای طبیعت به ارمغان میآورد. به تازگی انسان متمدن به این تفکر رسیده است که شاید بتوان با استفاده از تکنولوژی مدرن و پیشرفته به کمک منابع طبیعی و محیطزیست شتابد که ازجمله آنها میتوان به فناوری نانو و کاربرد آن در حفظ محیطزیست اشاره کرد. زکات علم در نشر ان است. اما علی(ع)
فناوری نانو و محیط زیست
امروزه پیشرفت تکنولوژی و دستیابی انسان به روشهای نوین برای استفاده از منابع طبیعی دستاوردهایی را به همراه دارد که علاوه بر تاثیرات فراوان در زندگی بشر، تاثیراتی منفی را نیز برای طبیعت به ارمغان میآورد.
به تازگی انسان متمدن به این تفکر رسیده است که شاید بتوان با استفاده از تکنولوژی مدرن و پیشرفته به کمک منابع طبیعی و محیطزیست شتابد که ازجمله آنها میتوان به فناوری نانو و کاربرد آن در حفظ محیطزیست اشاره کرد.
تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم فناوری نانو بر محیطزیست، از جنبههای مختلف قابل بررسی است. در حال حاضر، میتوان موارد متعددی از کاربرد مواد نانو ساختاری در حفظ محیطزیست، از قبیل نانوفیلترها (برای تصفیه پسابهای صنعتی)، نانوپودرها (برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی) و نانوتیوبها (برای ذخیرهسازی سوخت کاملا تمیز هیدروژن) را برشمرد، اما دورنمای استفاده از این فناوری نوین بسیار گستردهتر از این گونه کاربردهای جزئی و مقطعی است. برخی از مهمترین کاربردهای علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیطزیست نانوحسگرها، نانوفیلترها و کاتالیزورهای زیستمحیطی هستند که به ترتیب به آنها اشاره میشود:
● نانوحسگرها
نانوحسگر وسیلهای است بسیار ریز که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرکهای فیزیکی در مقیاس یک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهای متعددی در علوم مختلف ازجمله محیط زیست یافتهاند که در ادامه به چند مورد اشاره خواهد شد.
● آلودگی هوا
یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیطزیست، پایش مستمر آلودگی هواست. با استفاده از نانوحسگرها پیشرفت موثری در زمینه کنترل آلودگی هوإ؛ ّّ= صورت گرفت. با اختراع اولین نمونههای غبار هوشمند، تولید این گونه حسگرها به مرحله کاربرد علمی نزدیک شد. هدف اصلی از ساخت غبارهای هوشمند، تولید مجموعهای از حسگرهای پیشرفته به صورت نانو رایانههای بسیار سبک است. این نانوحسگرها به راحتی ساعتها در هوا معلق باقی میمانند. این ذرات بسیار ریز از سیلیکون ساخته میشوند و میتوانند از طریق بیسیم موجود در خود، اطلاعات جمعآوری شده را به یک پایگاه مرکزی ارسال کنند. سرعت انتقال اطلاعات در نمونههای اولیه حدود یک کیلوبایت در ثانیه است.
● نشت گازهای مهلک
نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. متاسفانه هشداردهندههای موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی این گونه گازهای نشتی میشوند. این نوع حسگرها از نانوتیوبهای تک لایه به ضخامت حدود یک نانومتر ساخته شدهاند و میتوانند مولکولهای گازهای سمی را جذب کنند. آنها همچنین قادر به شناسایی تعداد معدودی از مولکولهای گازهای مهلک در محیط هستند. محققان مدعیاند که این حسگرها برای شناسایی به هنگام گازهای بیوشیمیایی جنگی، آلایندههای هوا و حتی مولکولهای آلی موجود در فضا کاربرد خواهند داشت.
● نانوفیلترها
یکی دیگر از کاربردهای مهم فناوری نانو در محیط زیست، استفاده از نانوفیلترها در تصفیه آب و پساب است. غشای مورد استفاده در فرایند نانوفیلتراسیون معمولا مولکولهای بزرگ را دفع میکند و در مقایسه با روشهای دیگر قادرند با صرف انرژی کمتر آب چاهها یا آبهای سطحی را نیز به خوبی تصفیه کنند. این فرایند قادر است انواع باکتریها، ویروسها، آفتکشها، آلایندههایی با منشا آلی و املاح کلسیم و منیزیم را از آب جدا کند. نظر به این که در فرایند نانوفیلتراسیون از هیچ ماده شیمیایی برای سختیگیری آب استفاده نمیشود، بنابراین اثرات منفی زیستمحیطی آن به مراتب کمتر از روشهای شیمیایی معمول است.
علاوه بر این، ذرات نانوساختار انعطافپذیری زیادی در تصفیه آلایندهها دارند. به عنوان مثال از ذرات نانوساختار برای تصفیه فوری خاک، رسوبات، ضایعات جامد، تصفیه آب و پسماندهای مایع استفاده میشود. تحقیقات نشان میدهد که ذرات دوفلزی نانوساختار مانند آهن - پالادیم، آهن - نقره و روی - پالادیم کاربردهای زیادی در تصفیه و پالایش آلودهکنندههای محیط زیست، مانند آفتکشهای کلرینه با منشا آلی و حلالهای آلی هالوژنه یافتهاند.
تجربه نشان داده است که استفاده از ذرات نانوساختار دو فلزی موجب میشود تا کلیه هیدروکربنهای حاوی ترکیبات کلردار که بسیار سمیاند به هیدروکربنهای بیخطر برای محیط زیست تبدیل شوند.
به علاوه، شواهد بسیار مبین این واقعیت است که ذرات نانوساختار با پایه آهنی، قادر به تجزیه آلودگیهای بسیار پایدار همچون ترکیبات پرکلراتها، نیتراتها، فلزات سنگین (نیکل و جیوه) و مواد رادیواکتیو مانند دی اکسید اورانیوم هستند.
علاوه بر این میتوان از نانوساختارها برای رنگزدایی از آب آشامیدنی استفاده کرد. رنگ موجود در آب آشامیدنی نه تنها به خاطر ظاهر آن باید از آب زدوده شود، بلکه چون این رنگها میتوانند منشا تولیدتری هالومتان نیز باشند، بسیار خطرناک محسوب میشوند. این ماده هنگام ترکیب با کلر موجب تشکیل کلروفرم و دیگر ترکیبات هالوژنه مضر و سرطانزا میشوند. رنگ موجود در آب طبیعی معمولا ناشی از وجود اسیدهای معدنی است. اسیدهای مذکور از تجزیه مواد آلی موجود در آب حاصل میشوند. اغلب روشهای متداول برای تصفیه آب قادر به جداسازی مواد فوق نیستند، لیکن با استفاده از غشاهای نانو میتوان تا ۹۹ درصد این گونه مواد را به سهولت از آب جدا کرد. همچنین تحقیقات نشان میدهد استفاده از فناوری نانو در تصفیه آب میتواند هزینههای تصفیه را تا حدود زیادی کاهش دهد.