هوای پاک
قسمت ۱:
افزایش مشکل دی اکسید کربن در هوا یکی از مشکلات اساسی در سطح جهان است. امید می رود که با استفاده از کشف منابع جدید روزی برسد که از مصرف سوخت های فسیلی بی نیاز شویم و در هوایی عاری از دی اکسید کربن و انواع آلودگی ها تنفس کنیم. فناوری نانو از جمله فناوری هایی است که به کمک حل این مسئله آمده است و این امکان را به وجود آورده است تا به سوی ساخت انرژی هایی ارزان تر و پاکیزه تر از سوخت های فسیلی نزدیک شویم [۱].
تولید نانو بیومواد، نانولوله‌ها، نانوکامپوزیت‌ها، نانوفیلترها و نانوذرات نمونه‌هایی از استفاده از فناوری نانو هستند که برای ساخت سیستم ها و کاربردهایی چشمگیر در مسائل زیست محیطی و بهداشتی به کار برده می شوند. چندین شرکت تولیدی شیمیایی در حال توسعه مواد پلیمری هستند که با ذرات نانویی تقویت شده‌اند. این مواد می‌تواند جایگزین قطعات فلزی ساختاری در صنعت خودرو شود. استفاده وسیع از نانوکامپوزیت ها می‌تواند به کاهش مصرف۱.۵ میلیارد لیتر بنزین در عمر یک سال وسائل نقلیه منجر شود و آلودگی های مربوط به دی‌اکسیدکربن را سالانه بیشتر از ۵ میلیارد کیلوگرم کاهش دهد. [۲].
نانوکامپوزیت ها
تولید نانوکامپوزیت ها با استفاده از فناوری نانو منجر به تولید مواد اولیه بسیار مقاوم و سبک شده که این مواد قادرند که جایگزین قطعات فلزی سنگین شده و کاهش چشمگیری در وزن تجهیزات و قطعاتِ خودرو، و متعاقب آن کاهش چشمگیر مصرف انرژی و نهایتا کاهش آلودگی هوا را در پی داشته باشند.
جلوگیری از انتشار ۲۰۰ میلیون تن ترکیبات کربن و صرفه‌جویی ۱۰۰ میلیارد دلاری در انرژی از پیامدهای خوشایند استفاده از تکنولوژی تولید نیمه رساناها با استفاده از نانوفناوری، در زمینه تامین روشنایی بوده که به تبع آن کاهش آلودگی هوا را در بر خواهد داشت.
پیل های سوختی زیستی که از نانوفناوری درتولید آن ها استفاده شده توانایی تبدیل مستقیم انرژی بیوشیمیایی را به انرژی الکتریکی دارد. در این پیل ها از میکروارگانیسم و آنزیم استفاده می شود که جایگزین فلز پیل های معمولی می شود. خصوصیات ویژه و مطلوب این پیل ها این است که از ضایعاتی مانند دی اکسید کربن و فاضلاب انسانی استفاده می کنند. از سوی دیگر، برخی عقیده دارند که استفاده از فناوری نانو خود می‌تواند منجر به مشکلات جدید زیست‌‌محیطی از قبیل موادّ سمیِ جدید و خطرات زیستی مربوط به آن شود. پیش از انجام هرگونه قانون‌گذاری در زمینه نانومواد، باید اطلاعات بسیار زیادی راجع به اثرات فرآیندها و محصولات نانو، بر روی سلامتی انسان و همچنین محیط زیست به دست آید. اما حتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت علمی موجود، شواهد کافی برای انجام اقدامات پیشگیرانه در محیط‌های کاری و بسته وجود دارد[۳].
نانوکریستال ها
.محققان در دانشگاه ملی اوک ریج موفق به ساخت نانوکریستالی شده اند که ما را در داشتن هوایی پاک تر کمک می کنند. نانوکریستال درست مانند یک کاتالیزور عمل می کند، هنگامی که دی اکسید کربن هوا بر روی این نانوکریستال که دارای کادمیوم، سیلینیوم و ایدیوم است می نشیند، یک الکترون به دی اکسید کربن می دهد تا در مجاورت سایر اجزای دود واکنش نشان دهد و بی ضرر شود. اگر فیلترهای متشکل از این نانوکریستال ها را بتوان با قیمت مناسب تری ساخت و آن ها را در دودکش ها نصب کرد می توان تا حد زیادی از انتشار و خروج دی اکسید کربن در هوا جلوگیری کرد.
ذره معلق مضرر دیگری که دانشمندان امیدوارند تا با استفاده از نانوکریستال بتوانند آن را خنثی و یا از بین ببرند، بخار جیوه است. تجهیزاتی که با زغال سنگ کار می کنند از مهمترین عوامل تولید بخار جیوه و انتشار آن در هوا هستند. یک روش جلوگیری از انتشار جیوه، استفاده از نانوکریستال های اکسید تیتانیوم است که بخار جیوه را می توانند به اکسید جیوه جامد تبدیل نمایند. اگر تاکنون در ترافیک در مجاورت اگزوز و یا دود اتوبوس و یا یک کامیون قرار گرفته باشید حتما اکسید نیتروژن را استشمام کرده اید. موتورهای دیزلی (گازوئیل سوز) از جمله مهمترین منابع آلوده کننده هوا با اکسیدهای نیتروژن می باشند[۴].
شرکت بیوفرندلی با کمک آژانس حفاظت محیط زیست و دریافت کمک مالی از ایالت تگزاس، موفق به ساخت نانوکریستالی شده است که با افزودن آن به گازوئیل می تواند از تولید اکسید نیتروژن جلوگیری کند و سبب شود تا سوخت کامل بسوزد.
تصور نکنید که صنایع تولید تمیز مانند صنایع تولید تراشه های کامپیوتری به عنوان آلوده کننده های محیط زیست به شمار نمی آیند بلکه برعکس این صنایع به علت استفاده از مواد شیمیایی آلی در فرایندهای تولید ،منشاء تولید بخارات آلی هستند که خود مضر می باشند. محققان آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام در حال بررسی نانوموادی هستند که با استفاده از آن در فیلترها می توانند از انتشار بخارات آلی این دسته از کارخانجات جلوگیری کنند[۵].
محققان در دانشگاه ملی اوک ریج موفق به ساخت نانوکریستالی شده اند که ما را در داشتن هوایی پاک تر کمک می کنند. نانوکریستال درست مانند یک کاتالیزور عمل می کند، هنگامی که دی اکسید کربن هوا بر روی این نانوکریستال که دارای کادمیوم، سیلینیوم و ایدیوم است می نشیند، یک الکترون به دی اکسید کربن می دهد تا در مجاورت سایر اجزای دود واکنش نشان دهد و بی ضرر شود. اگر فیلترهای متشکل از این نانوکریستال ها را بتوان با قیمت مناسب تری ساخت و آنها را در دودکش ها نصب کرد می توان تا حد زیادی از انتشار و خروج دی اکسید کربن در هوا جلوگیری کرد [۶].
منابع:
۱- برداشتی از مجله Nature Physics، DOI: 10.1038/nphys545-باشگاه نانو
۲-مستغنی، م. ۱۳۸۶. سنتز و کاربرد ترکیبات در بر گیرنده نانو تکنولوژی در محیط زیست. اولین همایش ملی نانو تکنولوژی. دانشگاه اصفهان.
۳- ابدالی، آ. ۱۳۸۷. دانش نانو و کاهش آلودگی هوا. انتشارات جم.
۴- Jamir, R. Nanotechnology for water Treatment: Challenges, 8TH Asian Textile Conference 2005.
5- Zelini, S. Density profile of hard sphere fluid confined within slit-like pores in wide range of pore width and fluid density, proceeding of 4th
6- Borani, G. Environmental Protection Using Nano photo catalyst Technology., International fiber Conference, Korea, pp.91-92, 2007