فناوری نانو و محیط زیست(4)

قسمت اول ، قسمت دوم ، قسمت سوم

ادامه ی کاربرد مواد نانو ساختار در محیط زیست

کاتالیست‏های زیست محیطی

از زمینه‏های دیگر کاربردهای مواد نانوساختاری، استفاده از آنها به عنوان کاتالیزورهای زیست محیطی برای تصفیه خروجی اگزوز اتومبیل‏ها و پالایش آب و هواست. کاتالیزورهای رایج که اغلب پایه پلاتین دارند، اگرچه راندمانشان کافی است، اما بسیار گران قیمت‏اند. به همین جهت کاتالیزورهای نانوساختاری به عنوان جایگزین ارزان قیمت کاتالیزورهای یاد شده مورد توجه قرار گرفته‏اند.

نانوپلیمرهای متخلخل

هنگامی که آلاینده‏های آلی آب گریز از طریق آب وارد خاک می‏شوند، به راحتی توسط ذرات جامد غیرمحلول در آب جذب و از آب جدا می‏شوند. پدیده جذب و دفع این گونه آلاینده‏ها از آب به خاک و از خاک به هوا بسیار پیچیده است و به عوامل متعددی از قبیل حلالیت در آب، آب موجود در شبکه خاک و رقابت اجزای مختلف خاک برای جذب این ذرات بستگی دارد. هنگامی که بیش از یک مولکول آب گریز در محیط وجود داشته باشد، مولکول‏های آلاینده به جسمی متصل می‏شوند که از لحاظ شیمیایی بیشترین شباهت را به آنها داشته باشد. به همین دلیل نانوپلیمرهای متخلخل که شباهت زیادی به مولکولهای مواد آلاینده دارند، مناسب‏ترین وسیله برای جداسازی این نوع آلاینده‏های آلی از آب و خاک به شمار می‏روند.

به طور کلی کاربردهای زیست‏محیطی این نانوساختارها عبارتند از:

1. جداسازی آلاینده‏های آلی از آب آشامیدنی.

2. تصفیه پسابهای واحدهای صنعتی مانند نیروگاه‏های هسته‏ای برای استفاده مجدد از آنها

3. پاکسازی منابع آبی آلوده شده به مواد نفتی

4. پاکسازی منابع آب زیرزمینی از آلاینده‏های آلی

امروزه برخی از قطعات رایانه‌ها را از نانوپلیمرهای متخلخل می سازند، مانند صفحه کلید، موس‌پد و غیره.نانوپلیمرهای متخلخل، مناسب‌ترین وسیله برای موس‌پد هستند!

با استفاده از سیكلودكسترین‌ها به عنوان اجزای اصلی این مواد پلیمری، دستة جدیدی از پلیمرهای آلی با تخلخل‌های بسیار ریز (قطر تخلخل این تركیبات حدود 0.7 تا 1.2 نانومتر است) تولید شده‌اند. این‌گونه نانوپلیمرهای متخلخل قادرند که غلظت‌ آلاینده‌های موجود در آب شُرب را تا حد چند قسمت در تریلیون (ppt) كاهش دهند.

ویژگی‌های دیگر نانوپلیمرهای متخلخل به شرح ذیل‌ است:

قدرت چسبندگی مولكول‌های آلی به این نوع پلیمرها حدود صدهزار برابر قوی‌تر از اتصال آنها به جاذب‌های معمولی از قبیل كربن‌های فعال است. عملكرد مناسب آن در آب و هوا تقریباً یكسان است.با توجه به این که نانوپلیمرهای متخلخل به کرات مورد استفاده قرار می‏گیرند، بنابراین هزینه‏های تصفیه به مراتب کمتر می‏شود وكمك شایانی به حفظ منابع آب موجود می‌كنند.

نانولوله‌های کربنی جاذب گازهای سمی

طبق تحقیقات وسیع انجام‌گرفته، نانولوله‌های كربنی مناسب‌ترین وسیله برای جذب آلاینده‌های سمی از قبیل دیوكسین‌ها و دیگر آلاینده‌های موجود در گاز خروجی از دودكش‌های كوره‌های زباله‌سوز به شمار می‌روند. مواد سمی از نوع دیوكسین‌ عموماً محصول جانبی بسیاری از فرآیندهای صنعتی‌اند كه ضمن پایداری فراوان، باعث آلودگی بلندمدت هوا، خاك،‌ آب و در نهایت زنجیرة غذایی موجودات زنده می‌شوند. برخی از دیوكسین‌ها سرطان‌زا هستند و بسیاری از آنها باعث اختلال در سیستم ایمنی بدن انسان‌ها می‌شوند. اگرچه در سال‌های اخیر بسیاری از كشورها تولید این ماده را به‌شدت تحت كنترل قرار داده‌اند، لیكن هنوز خطرات زیست‌محیطی آن كماكان تهدیدكننده به شمار می‌آیند. اگرچه نانولوله‌های كربنی مناسب‌ترین وسیله برای جذب آلاینده‌های سمی مانند دیوكسین‌اند، ولی در حال قیمت بسیار زیادی دارند. تحقیقات دامنه‌داری برای تولید ارزان نانولوله‌‌ها ی کربنی  در جریان است.در ضمن 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.

کاهش تاثیرآلاینده ها به محیط زیست

فناوری نانو این امکان را ایجاد کرده است که مواد طوری مصرف شوند که به طور موثری ورود آلاینده های ناشی از فعالیت های انسانی به محیط زیست را کم کنند. حرکت با برنامه به سمت برخی صنایع منجر به کاهش آسیب به طبیعت خواهد شد. این کار به کمک فناوری نانو امکان پذیر است.

استفاده کمتر از ماده و انرژی

فناوری نانو راه هایی  برای کاهش مصرف ماده و انرژی ارائه می دهد. یک راه استفاده از قدرت نانومواد است. نانومواد عمدتاً فعال تر از مواد حجیم هستند. بنابراین یا مقدار کمتری از آن ها مورد نیاز است یا توانایی آن مواد (مثل عایق ها) به طور چشم گیری افزایش یافته است. راه دوم بهره گیری از مواد و انرژی کم ارزش قابل بازیافت به جای مواد و انرژی گران قیمت و پر هزینه است.

  ادامه دارد...