هوای پاک با فناوری نانو

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 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 فناوریهایی است که به کمک حل این مسئله آمده است و این امکان را به وجود آورده است تا به سوی ساخت انرژیی ارزان تر و پاکیزه تر از سوخت های فسیلی نزدیک شویم.

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 .ذره معلق مضر دیگری که دانشمندان امیدوارند تا با استفاده از نانوکریستال بتوانند آنرا 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 .

شرکت (بیوفرندلی) با کمک آژانس حفاظت محیط زیست 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 منشا تولید بخارات آلی هستند که خود مضرر 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.

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 پاک تنفس کنیم.

کاربردهای مواد نانوساختار در حفظ محیط زیست

از نانوساختارهایی مثل پلیمرهای زیستی می توان برای تولید تراشه‌های الکترونیکی استفاده کرد.

طبق اطلاعات موجود، برای تولید هر گرم ریزتراشة 32 مگابایتی، به مصرف 850 گرم سوخت فسیلی و مواد شیمیایی و 16 کیلوگرم 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 کم‌خطرتر از انواع مشابه ساخته‌شده از لوله‌های اشعة کاتدی (که حاوی مواد سمی‌اند) است و راندمان بالاتری هم دارد. نمایشگرهای ساخته‌شده از بلور مایع ضمن کوچک ‌بودن، حاوی سرب نیستند و مصرف انرژی آنها بسیار کمتر از انواع مشابه کاتدی است.‌ علاوه بر این، استفاده از نانولوله‌های کربنی در نمایشگرهای کامپیوتری به کاهش مصرف فلزات سنگین در آنها کمک می‌کند و از این طریق از آسیب به محیط زیست می‌کاهد.

گزارش‌های زیادی دربارة استفاده از نانوذرات برای تصفیة آلاینده‌های زیست‌محیطی ارائه شده است. در صورت استفاده از روش‌های متداول برای تصفیة حلال‌های آلی حاوی ترکیبات کلردارمانند تری کلرو اتیلن، همواره مقداری دی کلرو اتیلن و وینیل کلراید در اثر واکنش‌های جانبی ایجاد می‌شوند که 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 دی‌اکسید تیتانیوم و اکسید روی که 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 دستکاری 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 تشکیل می دهد) حساسیت نشان می‌دهند. این امر باعث افزایش حساسیت فتوکاتالیست‌ها 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 خاک، رسوبات، ضایعات جامد، تصفیة آب و پسماندهای مایع استفاده می‌شود. تحقیقات نشان می‌دهند که ذرات دوفلزی نانوساختار مانند آهن ـ پالادیم،‌ آهن ـ نقره و روی ـ پالادیم کاربردهای زیادی در تصفیه و پالایش آلوده‌کننده‌های محیط زیست، مانند‌ آفت‌کش های کلرینه با منشأ آلی و حلال‌های آلی هالوژنه، یافته‌اند.

تجربه نشان داده است که استفاده از ذرات نانوساختارِ دوفلزی موجب می‌شود تا کلیه هیدروکربن‌های حاوی ترکیبات کلردار که بسیار سمی‌اند، به هیدروکربن‌های بی‌خطر برای محیط زیست تبدیل شوند. به‌علاوه، شواهد بسیاری 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 دی‌اکسید اورانیوم‌ هستند.

منبع: تبیان