راهکاری نوین برای حفظ محیط زیست از سموم صنعتی

حفاظت از آب، خاک و هوا در مقابل عوامل آلوده کننده یکی ازمهمترین موارد مورد توجه در کشورهای جهان در قرن بیست و یکم است. انواعمواد شیمیایی، کودها و ضد آفات گیاهی و نباتی، ذرات مایع و یا جامد زیانآور متصاعد از صنایع و معادن، گازهای مخرب حاصل از سوخت وسایط نقلیه ازجمله منابع مختلف آلودگی هاست. امروزه ردیابی و خنثی سازی این آلوده کنندهها و جلوگیری از به وجود آمدن موارد جدید آلودگی، مبحث جدیدی است که بهطور جدی پیگیری می شود. مشکلات و محدودیت های مالی از جمله مواردبازدارنده حفاظت از محیط زیست و بهبود کیفیت آب، خاک و هوا به حساب میآید. در مقابل این مشکلات و موانع بزرگ گوناگون، کاربرد ذراتی کوچک میتواند راهکار بسیار موثری باشد.

علم جدیدی بنام نانو تکنولوژی با دستکاری و تغییرات در اندازه ابعاد اتمهاو ملکولهای عناصر، از۱۱ الی۱۰۰ میلیاردم متر، انقلاب نوینی را در شیمی،فیزیک، بیولوژی و مهندسی بوجود آورده است. این تغییرات نه تنها در اندازهو ابعاد عناصر، بلکه در بوجود آوردن ویژگی های جدید و پراهمیتی در آنهاتاثیر داشته است. نانو تکنولوژی با ایجاد مواد جدید، امید جدیدی برایمهندسین محیط زیست در بهبود آلودگی محیط زیست محسوب می شود. ولی نباید ازنظر دور داشت که این تکنولوژی نیز می تواند مواد جدید زیان آور ناشناختهای را در محیط زیست وارد کند که پیش از این وجود نداشته است. محققانتوانسته اند با آزمایش های گوناگون، ساختار ترکیبی متفاوت بعضی از ذرات راشناسایی کنند.

برخی از این مواد دارای قدرت خودسازی و یا تکثیر مجدد هستند و این ویژگییکی از مهمترین خواص مواد نانو به شمار می رود. در سال۱۹۹۱، کشف ویژگی هایبسیار منحصر بفرد مکانیکی، الکترونیکی وشیمیایی

لوله های کربنی نانو که توسط »سومیو ایجیما« صورت گرفت، توجه بسیاری ازدانشمندان را به خود جلب کرد. لوله های کربنی نانو شامل شبکه های مارپیچشش وجهی اتمهای کربن است که به صورت کریستالهای بسیارمنظم قرار گرفته اند.قطر لوله های تک جداره، SWNTs ، در حدود۱/۴ نانومتر، چند جداره MWNTs،شامل۲ ۳۰ نانومتر و لوله متخلل در حدود۵۰ ۳۰ نانومتر است. این لوله ها ازفولاد سخت تر وعلی رغم سختی بسیار، انعطاف پذیر و بسیار سبک هستند. لولههای نانو می توانند از مواد دیگری به غیر از کربن (مانند برون و نیتروژن)ساخته شوند و لوله هایی که از این مواد ساخته می شوند، عایقهای بسیار خوبیهستند. تاکنون بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان موفق به ساخت این لوله هاشده اند ولی قیمت بالای آنها، کاربردشان را محدود کرده است.

مصرف و دورریزی مواد نانو کمترین زیان را به محیط زیست وارد می سازد و بههمین دلیل استفاده از آنها یکی از روشهای موثر در جلوگیری از آلودگی است.برای مثال استفاده از سیستم های روشنایی که از مواد نانو ساخته شده اند میتواند باعث۱۰ درصد صرفه جویی در مصرف برق به ارزش۱۰۰ میلیارد دلار در سالو کاهش گازهای زیان آور ترکیبات کربن به میزان۲۰۰ میلیون تن در سال درآمریکا شود. استفاده از کاتالیزورهای نانو که در ساخت مواد شیمیایی به کارمی روند موجب بهبود و تسریع در واکنشها شده و کمترین مواد زاید را تولیدمی کند. با به کارگیری از علم نانو تکنولوژی میتوان برای انواع مواد سمییک جایگزین بی خطر تولید کرد. برای مثال مانیتورهای جدید می توانندجایگزین سیستم های نمایشگر CRT که دارای مواد سمی بسیاری هستند شوند.استفاده از لوله های کربن نانو در نمایشگرهای کامپیوتر می تواند از انتشارترکیبات فلزات سنگین سمی در محیط زیست جلوگیری کرده و کیفیت بسیار ممتازتصویری را برای نمایشگر به ارمغان آورد. ساخت سیستم های جدید نمایشگرهایFEDs با استفاده از لوله های کربنی نانو، آخرین تکنولوژی ساخت نمایشگرهاستکه تا سال آینده توسط بسیاری از شرکتهای سازنده به بازار عرضه خواهد شد.هر چند میزان سمی بودن لوله های کربنی نانو تاکنون مشخص نشده ولی میزانمصرف آن در ساخت نمایشگرهای FEDs در مقایسه با مدلهای امروزی، نیم گرم بهیک کیلوگرم سرب است.

یکی دیگر از کاربردهای نانو تکنولوژی، ترمیم آلودگی های مختلف است. برایمثال از مواد اکسیدانت، احیا کننده و یانیوترنت در اندازه نانو به دلیلکوچک بودن و سطح تماس بیشتر و در نتیجه واکنش بیشتر آنها برای جلوگیری ازانتقال و یا تحریک رشد میکروبها استفاده می کنند. این مواد نسبت به نوعاندازه بزرگتر خود دارای خواص متفاوتی هستند و می توانند واکنشهای شیمیاییکنترل شده مورد نیاز را انجام دهند. برای مثال، روش عمومی اصلاح حلالهایکلرینیتد اورگانیکی مانند تری کلراتیلن منجر به تولید مواد مضر جانبیمانند دی کلراتیلن و یا ونیل کلراید می شود. در مقابل، استفاده از ذرات بیمتال نانو منجر به حذف تمامی مواد زاید جانبی آن می شود. مواد نانویی کهبا نورهای نیمه هادی مانند دی اکسید تیتانیم TiO۲ ، واکسید روی ZnO فعالمی شوند در بسیاری از موارد برای برداشتن مواد سمی مورد استفاده قرارگرفته اند. این مواد در حال حاضر با قیمت مناسب به صورت تجاری تولید میشوند و دارای کمترین میزان مسمومیت هستند. تحقیقات نشان داده است ترکیبذرات بی متال با چند فلز در اندازه نانو مانند آهن پالادیوم، آهن نقره،روی پالادیوم می تواند به عنوان مواد بسیار خوب برای حذف آلودگی هاییمانند PBCs ، ضد آفات آور گانوکلرین و حلالهای اورگانیکی هالوژنیت شدهمورد استفاده قرار گیرند. استفاده از این ترکیبات منجر به کاهش میزان قابلتوجهی از هیدروکربورهای کلرینیتد و تبدیل آنها به هیدروکربورهای بی خطر میشود.لوله های نانو به عنوان یکی از جذب کنندگان بسیار قوی برای دیواکسینها معرفی شده اند. قدرت جذب لوله های کربنی نانو سه برابر قدرت جذب کربنفعال شده است. لوله های کربنی نانو می توانند برای کنترل آلودگی های آب وهوا به صورت بسیار موثر مورد استفاده قرار گیرند. اما قیمت بالای این لولهها می تواند یکی از عوامل عدم استفاده این مواد در آینده باشد.

ردیابی مواد زاید در اکوسیستم، با استفاده از روش های نوین ردیابی امکاندستیابی به یک محیط سالم را آسان و کم هزینه می سازد. کنترل مواد زاید وجمع آوری اطلاعات در مورد آنها و ردیابی مداوم مقدارآلودگی یکی از روش هایموثر در این زمینه است. به تازگی با استفاده از لوله های تک لایهنانوسنسورهایی ساخته شده است که در مقایسه با حسگرهای جامد متداول توانستهاند عکس العمل سریعی در مقابل گازها (در دمای اتاق) از خود نشان دهند.

امروزه با استفاده از نانو سیمهای سیلیکونی بورون (SiNWs) امکان ساختسنسورهای بسیار حساس الکتریکی برای ردیابی انواع گونه های بیولوژیک وشیمیایی بوجود آمده است. این مواد برای کاربردهای بسیار متفاوتی ساخته شدهاند. برای مثال نانو سیمهای آمونیاک و اکساید برای ردیابی تغییرات در PH ،مورد استفاده قرار گرفته اند. از این روش ها می توان برای ردیابی حلالهایپاتولوژی، شیمیایی و بیولوژیک در آب، هوا و غذا استفاده کرد. نانو بارکدهابه عنوان حس گرهای بسیار قوی برای ردیابی منابع، میزان قدرت، ریشه،مکانیزم و در دسترس بودن مواد بیولوژیک آلوده کننده مورد استفاده قرارگرفته و امکان تشخیص و حذف آنها را بوجود آورده اند.

بدیهی است هر پدیده جدید می تواند مانند شمشیری دولبه عمل کند. هم اکنونتحقیقاتی در مورد مشکلات زیست محیطی و آثار این مواد شروع شده است. ویژگیهایی مانند اندازه کوچک، سطح تماس بسیار، ساختار کریستالی و در نتیجهواکنشهای سریع می توانند موجب حمل مواد سمی به محیط زیست شده و سبب ایجادواکنش ضایعات بیولوژیکی و شیمیایی با سایر عناصر در محیط زیست شود. دراینجا مسئله مهمی که مطرح می شود این است که مواد در آزمایشگاهها دارایقدرت خودتکثیری هستند. اما آیا در محیط زیست نیز قادر به این کار خواهندبود؟ آیا بازیافت مجدد این مواد برای کاربردهای مجدد امکان پذیر است؟

تاکنون تعداد اندکی از دانشمندان و آزمایشگاههای تحقیقاتی در مورد آثارمنفی این مواد به محیط زیست تحقیق و بررسی کرده اند و می توان گفت علیرغمکاربردهای بسیار موثر این مواد، تاثیر آنها بر محیط زیست، هنوز نامشخص است.

نویسنده: مهندس سعید صالحی
ماهنامه نفت پارس

برچسب: نویسنده: امیرحسین ستوده بیدختی تاريخ: يکشنبه 22 13 ساعت: 12:37

درباره سایت

آخرین مطالب

امکانات وب

راهکاری نوین برای حفظ محیط زیست از سموم صنعتی

صفحه بندی

آرشیو مطالب

پيوندهای روزانه

لینک دوستان

خبرنامه