هوای پاک با فناوری نانو

فناوری نانو و محیط زیست(3)

قسمت (1) و (2)

گازهای سمی با توسعه پیل های سوختی حذف می شوند و انرژی های تجدید پذیر جای انرژی های فسیلی را خواهند گرفت. چنانچه مراقبت ها از محیط با دقت انجام شود، قبل از وقوع یک خطر بزرگ اقدامات سنجیده برای مقابله با آن صورت می گیرد و در نهایت اگر خطر از حد معمول گذشت می توان از راه کارهای فناوری نانو استفاده کرد و آسیب های محیطی را کاهش داد.

در آینده انرژی های جدید به کمک فناوری نانو موثرترخواهند بود. برای مثال، سلول های خورشیدی، باد، موج دریا و انرژی زمین گرمایی ممکن است با استفاده از مواد پیشرفته با بازده بیشتر انرژی تولید کنند. با پیشرفت در باتری ها و پیل های سوختی هیدروژنی انرژی با  بازده بیشتری هم مصرف می شود. نانوحسگرها اجازه خواهند داد تا اثر فعالیت های بشر بر محیط زیست خیلی سریع قابل شناسایی و پیگرد باشد و به جای آن که وقت را تلف کنیم، فوراً اقدامات لازم را صورت دهیم. فناوری نانو همچنین در پالایش آلودگی های موجود و استفاده صحیح از منابعی که در اختیار ماست به ما کمک می کند.

هوای پاک با فناوری نانو

افزایش مشكل دی اكسید كربن در هوا یكی از مشكلات اساسی در سطح جهان است. امید می رود كه با استفاده از كشف منابع جدید روزی برسد كه از مصرف سوخت های فسیلی بی نیاز شویم و در هوایی عاری از دی اكسید كربن و انواع آلودگی ها تنفس كنیم. فناوری نانو از جمله فناوریهایی است كه به كمك حل این مسئله آمده است و این امكان را به وجود آورده است تا به سوی ساخت انرژیی ارزان تر و پاكیزه تر از سوخت های فسیلی نزدیك شویم.

محققان در دانشگاه ملی اوك ریج موفق به ساخت نانوكریستالی شده اند كه ما را در داشتن هوایی پاك تر كمك می كنند. نانوكریستال درست مانند یك كاتالیزور عمل می كند، هنگامی كه دی اكسید كربن هوا بر روی این نانوكریستال كه دارای كادمیوم، سیلینیوم و ایدیوم است می نشیند، یك الكترون به دی اكسید كربن می دهد تا در مجاورت سایر اجزای دود واكنش نشان دهد و بی ضرر شود. اگر فیلترهای متشكل از این نانوكریستال ها را بتوان با قیمت مناسب تری ساخت و آنها را در دودكش ها نصب كرد می توان تا حد زیادی از انتشار و خروج دی اكسید كربن در هوا جلوگیری كرد .ذره معلق مضر دیگری كه دانشمندان امیدوارند تا با استفاده از نانوكریستال بتوانند آنرا خنثی و یا از بین ببرند، بخار جیوه است.

تجهیزاتی كه با زغال سنگ كار می كنند از مهمترین عوامل تولید بخار جیوه و انتشار آن در هوا هستند. یك روش جلوگیری از انتشار جیوه، استفاده از نانوكریستال های اكسید تیتانیوم است كه بخار جیوه را می توانند به اكسید جیوه جامد تبدیل نمایند. اگر تاكنون در ترافیك در مجاورت اگزوز و یا دود اتوبوس و یا یك كامیون قرار گرفته باشید حتما اكسید نیتروژن را استشمام كرده اید. موتورهای دیزلی( گازوئیل سوز) از جمله مهمترین منابع آلوده كننده هوا با اكسیدهای نیتروژن می باشند .

شرکت (بیوفرندلی) با كمك آژانس حفاظت محیط زیست موفق به ساخت نانوكریستالی شده است كه با افزودن آن به گازوئیل می تواند از تولید اكسید نیتروژن جلوگیری كند و سبب شود تا سوخت كامل بسوزد. تصور نكنید كه صنایع تولید تمیز مانند صنایع تولید تراشه های كامپیوتری به عنوان آلوده كننده های محیط زیست به شمار نمی آیند بلكه برعكس این صنایع به علت استفاده از مواد شیمیایی آلی در فرایندهای تولید منشا تولید بخارات آلی هستند كه خود مضرر می باشند . محققان آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام در حال بررسی نانوموادی هستند كه با استفاده از آن در فیلترها می توانند از انتشار بخارات آلی این دسته از كارخانجات جلوگیری كنند.

شاید در آینده نه چندان دور دیگر چیزی در خصوص میزان آلودگی های هوا در اخبار روزانه نشنویم تا با خیالی آسوده بتوانیم در هوایی پاك تنفس كنیم.

كاربردهای مواد نانوساختار در حفظ محیط زیست

از نانوساختارهایی مثل پلیمرهای زیستی می توان برای تولید تراشه‌های الكترونیكی استفاده كرد.

طبق اطلاعات موجود، برای تولید هر گرم ریزتراشة 32 مگابایتی، به مصرف 850 گرم سوخت فسیلی و مواد شیمیایی و 16 كیلوگرم آب نیاز است. با استفاده از فرآیندهای نانو می‌توان شیوة مرسوم در تولید تراشه‌های نیمه‌هادی را تا حد بسیار زیادی بهبود بخشید.

علاوه بر این، استفاده از فناوری  نانو منجر به تولید مواد بی‌خطر به جای مواد سمی موجود می‌شود.

برای مثال، مانیتورهای ساخته‌‌شده از مواد نانوساختار بسیار كم‌خطرتر از انواع مشابه ساخته‌شده از لوله‌های اشعة كاتدی (كه حاوی مواد سمی‌اند) است و راندمان بالاتری هم دارد. نمایشگرهای ساخته‌شده از بلور مایع ضمن كوچك ‌بودن، حاوی سرب نیستند و مصرف انرژی آنها بسیار كمتر از انواع مشابه كاتدی است.‌ علاوه بر این، استفاده از نانولوله‌های كربنی در نمایشگرهای كامپیوتری به كاهش مصرف فلزات سنگین در آنها كمك می‌كند و از این طریق از آسیب به محیط زیست می‌كاهد.

گزارش‌های زیادی دربارة استفاده از نانوذرات برای تصفیة آلاینده‌های زیست‌محیطی ارائه شده است. در صورت استفاده از روش‌های متداول برای تصفیة حلال‌های آلی حاوی تركیبات كلردارمانند تری كلرو اتیلن، همواره مقداری دی كلرو اتیلن و وینیل كلراید در اثر واكنش‌های جانبی ایجاد می‌شوند كه بسیار مضرند. با استفاده از ذرات دوفلزی نانوساختار (دوفلز با ابعاد نانو) تولید این‌گونه محصولات جانبی نامطلوب عملاً به صفر می‌رسد.

علاوه بر موارد فوق، نانوذراتی مانند دی‌اكسید تیتانیوم و اكسید روی كه به وسیلة نور فعال می‌شوند، استفاده‌های گوناگونی در حذف آلودگی‌های آلی از محیط‌های مختلف یافته‌اند. این‌گونه مواد بسیار فراوان و ارزانند و سمّیت آنها ناچیز است.

بسیاری از محققان علاقه‌مندند تا با دستكاری سطوح ذرات نانوساختار بتوانند آنها را نسبت به نور مرئی حساس کنند. در حال حاضر این ذرات تنها با کمک اشعة ماوراء بنفش (تنها 5% از نور خورشید را نور ماوراء بنفش تشكیل می دهد) حساسیت نشان می‌دهند. این امر باعث افزایش حساسیت فتوكاتالیست‌ها و در نتیجه بهبود حذف آلاینده ها و خواص پاک کنندگی سطح می‌شود. علاوه بر این، ذرات نانوساختار انعطاف‌پذیری زیادی در تصفیة آلاینده‌ها دارند. به عنوان مثال، از ذرات نانوساختار برای تصفیة فوری خاك، رسوبات، ضایعات جامد، تصفیة آب و پسماندهای مایع استفاده می‌شود. تحقیقات نشان می‌دهند كه ذرات دوفلزی نانوساختار مانند آهن ـ پالادیم،‌ آهن ـ نقره و روی ـ پالادیم كاربردهای زیادی در تصفیه و پالایش آلوده‌كننده‌های محیط زیست، مانند‌ آفت‌كش های كلرینه با منشأ آلی و حلال‌های آلی هالوژنه، یافته‌اند.

تجربه نشان داده است كه استفاده از ذرات نانوساختارِ دوفلزی موجب می‌شود تا كلیه هیدروكربن‌های حاوی تركیبات كلردار كه بسیار سمی‌اند، به هیدروكربن‌های بی‌خطر برای محیط زیست تبدیل شوند. به‌علاوه، شواهد بسیاری مبین این واقعیت است كه ذرات نانوساختار با پایه آهنی، قادر به تجزیه آلودگی‌های بسیار پایدار همچون تركیبات پركلرات‌ها، نیترات‌ها، فلزات سنگین (نیكل و جیوه) و مواد رادیواكتیو مانند دی‌اكسید اورانیوم‌ هستند.

    ادامه دارد...