‌نانو و کاهش آلودگی هوا

حالا نکته اینجاست که آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده گزارشی را ارائه داده که چالش‌های بهداشتی و زیست محیطی زیادی در قرن ۲۱ وجود دارد و فناوری نانو می‌تواند مهمترین آلاینده‌ها رو در واقع از محیط زیست ما شناسایی، اندازه گیری و حذف کند. اینجاست که اهمیت فرا فناوری مشخص می‌شود.

کشور عزیزمان ایران هم یکی از کشور‌های در حال توسعه‌ای هست که فناوری نانو و در واقع پیشرفت فناوری نانو را در دستور کار خود قرار داده و یکی از اهداف مقابله با مشکلات بهداشتی محیطی کشورمان است. یکی از این زیرشاخه‌ها کنترل آلودگی هوای کشور با نانو تکنولوژی است.

سئوال اینجاست که نانوفناوری و آلودگی هوا حالا چطور به یکدیگر مرتبط می‌شوند یعنی فناوری نانو چه‌طور می‌تواند منجر به کاهش آلودگی هوا شود. در سال‌های اخیر پیشرفت‌های بسیار خوبی در زمینه کنترل آلودگی هوا انجام شد که یکی از مهمترین آن‌ها استفاده از نانو حسگر‌ها هستند.  نانو حسگر‌ها باعث کنترل آلودگی هوا می‌شوند این طور که با استفاده از نانو حسگر‌ها که یک تکنولوژی مدرن هستند، قادر به شناسایی با محرک‌های فیزیکی و پاسخ به آن‌ها در مقیاس نانو می‌شوند. حسگر‌های نانو تک لایه‌ای قادر به شناسایی مولکول‌های خطرناک و جذب آن‌ها هستند. مزیت این نوع حسگر‌ها نسبت به هشدار دهنده‌های صنعتی این است که سریع و خیلی فوری موفق به شناسایی گاز‌های نشتی و گاز‌های مضر برای سلامتی انسان‌ها می‌شوند.

عملکرد نانو در کاهش آلودگی هوا به چه شکل است؟ یکی از راه‌های کنترل میزان آلودگی هوا، پایش مستمر آن است، در این روش نانو حسگر‌ها تا ساعت‌ها در هوا باقی می‌مانند و می‌توانند به‌صورت مستمر میزان ذرات و آلاینده‌های موجود در هوا را پایش کنند و با سرعت بالا این داده‌ها رو به پایگاه ارسال کنند همانطور که گفته شد انتشار گاز‌های سمی طبیعتاً یکی از خطرناک‌ترین عواملی است که زندگی مدرن و امروزی را تهدید می‌کند و می‌تواند خطرات جبران ناپذیری را برای سلامت انسان داشته باشد، اما این نانو حسگر‌ها با ضخامت حدوداً یک نانومتر قادر به تشخیص و حذف این گاز‌های خطرناک هستند یعنی علاوه بر شناسایی باعث از بین رفتن آن‌ها نیز می‌شوند.

به طور کلی انتظار می‌رود که با پیشرفت تکنولوژی و کاربرد نانو در زندگی روزمره از این تکنولوژی حمایت همه جانبه قوی‌تر صورت گیرد تا در آینده بتوانیم شاهد اثرات هر چه بیشتر آن باشیم و به محیط زیست و سلامت مردم کمک شود. در یک تحقیق گسترده در بازه زمانی سال‌های ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۸ به بررسی موضوع آلودگی هوا و آلودگی‌های زیست محیطی پرداخته شد که در مقالات منتشر شده  نظریات مختلفی را جمع آوری کردند و بعد از بازدید از این مجلات و مقالات آن‌ها در یک متنی بررسی شد. مقالاتی که با تمرکز در استفاده از فناوری نانو در هر یک از موضوعات بهداشت محیط گنجانده شدند پس از آن جمع آوری داده‌ها از طریق چک لیست انجام شد برای تهیه چک لیست  از روش علم سنجی استفاده می‌شود که روشی نوین برای شناسایی موضوعات و زیر شاخه‌های علمی در حوزه‌های مختلف است با توجه به محتوای این مقالات متغیر‌هایی مانند «فراوانی مقالات به تفکیک مجلات و سایت»، «تعداد مقالات بر اساس موضوع فناوری نانو در هر یک از موضوعات بهداشت محیط» در چک لیست ثبت می‌شود. بعد از جمع‌آوری داده‌ها اطلاعات کلیه مقالات، کد گذاری و وارد نرم افزار اکسل می‌شود و بعد برای آمار توصیفی از شاخه‌های پراکندگی و جدول‌ای استفاده شده است.

در مورد این مقالات باید گفت که در پژوهشی که ارائه شد ۷۷۴ مقاله مرتبط با ۱۰۴ شماره از سه مجله تخصصی بهداشت محیط بررسی شد از این ۷۷۴ مقاله منتشر شده، بیشترین تعداد مقاله که در واقع ۴۴۷ مقاله می‌شوند و حدود ۶۲ درصد، مربوط به مجله سلامت و محیط زیست ایران بوده است. بیشترین مقاله مربوط به سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ به ترتیب به ترتیب ۱۱۲ و ۱۱۱ مقاله و کمترین تعداد مقاله  مربوط به سال ۲۰۰۸ با ۱۶ عنوان مقاله است. بررسی ۷۷۴ مقاله منتشر شده نشان می‌دهد که ۸۰ مقاله یعنی ده و نیم درصد در حوزه فناوری نانو است که بیشترین تعداد مقاله در این زمینه در سال ۲۰۱۵ با ۱۶ عنوان مقاله بود از این ۸۰ مقاله در حوزه فناوری نانو ۶۶ مقاله در مورد آلودگی آب، ۹ مقاله در موردپس آب‌ها و پنج مقاله یعنی شش و دو دهم درصد در مورد آلودگی هوا منتشر شده است.

حالا سوال اینجاست این مقالات در مورد فناوری نانو و کنترل آلودگی هوا و محیط چه مسائلی برای گفتن دارند؟ بررسی موضوعی مقالات منتشر شده در زمینه نانوتکنولوژی در مورد آلودگی آب نشان می‌دهد که ۶۶ مقاله از نانولوله‌های کربنی برای حذف آلاینده‌های آبده منتشر کردند. در مقالات منتشر شده به این اشاره شده که نانو لوله‌های کربنی به دلیل سطح ویژه بالا ساختار‌های کوچک توخالی و انعطاف‌پذیری و خاصیت ارتجاعی بالا به‌عنوان جاذب برای حذف انواع مختلف آلاینده‌ها مؤثر هستند و ۹ مقاله منتشر شده در حوزه استفاده از فناوری نانو در حوزه فاضلاب  و در مورد استفاده از نانو ذرات اکسید تیتانیوم و نانوذرات آهن منیزیم برای تسویه فاضلاب آب مصنوعی و استفاده از نانو کامپوزیت‌های کیتوزان و استفاده از نانولوله‌های کربنی برای جذب آلاینده‌های فاضلاب بود همچنین۵ مقاله در مورد استفاده از فناوری نانو در زمینه آلودگی هوا در مورد استفاده از نانوذرات برای حذف آلاینده‌های موجود در هوا، منتشر شده است. این مطالعه نشان می‌دهد از مجموع ۷۷۴ مقاله بررسی شده ۱۰/۳ درصد مقالات با موضوع فناوری در بهداشت محیط منتشر شدند که نشان دهنده کمبود تحقیقات مرتبط با فناوری نانو در بهداشت محیط در کشورمان است و نیازمند این هست که دانشمندان حوزه بهداشتی و فناوری‌های نوین توجه بیشتری به این حوزه داشته باشند چرا که با استفاده از فناوری نانو در حوزه بهداشت محیط علاوه بر کاهش حذف آلاینده‌های محیطی، منافع اقتصادی هم ایجاد می‌شود به عنوان مثال یکی از مطالعه‌ها نشان می‌دهد که یکی از مزایای استفاده از فناوری نانو در محیط زیست علاوه بر کاهش مصرف انرژی باعث کنترل آلاینده‌ها و همچنین حفظ سلامتی انسان همچنین کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری اقتصادی می‌شود.

از ۸۰ مقاله منتشر شده در زمینه فناوری نانو ۶/۲ درصد مقالات در مورد آلودگی هوا و استفاده از نانو ذرات نقره برای حذف آلاینده‌های موجود در هوا و استفاده از فناوری نانو در مسائل آلودگی هوا بوده است که این نشان می‌دهد تحقیقات علمی در این حوزه  باید بیشتر مورد توجه قرار بگیرد چرا که طبق تحقیقات انجام شده کارایی نانو تکنولوژی در کاهش آلودگی هوا بسیار مؤثر است.

برای مثال در نتایج یکی از مطالعات گفته شده که آلودگی هوا در کشور‌های توسعه یافته با استفاده از فناوری نانو، کاهش پیدا می‌کند طبیعتاً این در بحث سلامت جسم و روان کاهش هزینه‌های اقتصادی و افزایش بهره وری تاثیرگذار است.

ارزیابی اثربخشی فناوری نانو در آلودگی هوا نشان می‌دهد که تولید نانو مواد، نانو لوله‌ها، نانو کامپوزیت‌ها، نانو فیلتر و نانو ذرات؛ نمونه‌هایی از کاربرد فناوری نانو در ساخته سیستم‌های پایش هوا و کاهش آلاینده‌های هوا هستند.

بررسی موضوعی مقالات منتشر شده در زمینه نانو فناوری در مورد آب نشان داد که تعدادی از مقالات از نانولوله‌های کربنی برای جذب آلاینده‌های آبی استفاده کردند در سال‌های اخیر نانوذرات کربنی از جمله نانولوله‌های کربنی به دلیل توانایی آن‌ها در جداسازی آلاینده‌های مانند فلزات سنگین یا ترکیبات آلی و معدنی خطرناک، توجه دانشمندان را به خود جلب کرد که از این قابلیت نانولوله‌ها می‌توان برای جذب گاز‌های خطرناک به‌وجود آمده از بنزین خودرو‌ها و دیگر آلاینده‌های زیست محیطی و سایر مقاصد صنعتی هم استفاده کرد.

در نتیجه گیری این مقالات و پژوهش‌ها آمده که این نتایج نشان داد که مقالات منتشر شده در زمینه فناوری نانو در حوزه بهداشت محیط و آلودگی هوا کم هستند. پس با توجه به تأثیر مثبت فناوری نانو در سلامت محیط زیست در کشور‌های توسعه یافته توصیه می‌شود که دانشمندان و اساتید و محققان و حتی دانشجویان بهداشت محیط ایران به‌عنوان یک کشور در حال توسعه، دانش خود را در زمینه نانو تکنولوژی از طریق مشارکت بین رشته‌ای، منطقه‌ای و بین‌المللی گسترش دهند. حالا می‌خواهیم به بررسی چند کاربرد فناوری نانو در کاهش آلودگی هوا و محیط زیست بپردازیم در تحقیقات دانشمندان همیشه طبیعت نقش الهام دهنده‌ای داشته است چراکه بیشتر سیستم‌های موجود در طبیعت در ابعاد نانو هستند و با بکار گرفتن اصول زیستی حاکم در این ساختارها، دانشمندان می‌توانند تحت شرایط آزمایشگاهی با استفاده از اصول فیزیک و شیمی و مهندسی و فناوری نانو به سنتز وتعیین ویژگی و ساختار مولکول‌ها و وسایل زیستی در حد نانو بپردازند و بکارگیری این مسائل منجر به ظهور فناوری نانو زیست فناوری می‌شود. بعضی از مهمترین کاربرد‌های علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیط زیست و آلودگی هوا همان نانو حسگر‌ها و نانو فیلتر‌هایی هستند که می‌توانند با شناسایی و در واقع حذف گاز‌های سمی به بهبود سلامت انسان کمک کنند. فناوری نانو یک حوزه در حال رشد و گسترش است، اما همراه با این گسترش و خلق فرصت‌هایی که برای صنایع ایجاد کرده و همچنین کاربرد‌ها و محصولاتی که برای زندگی بشر به ارمغان آورده، می‌تواند اثرات زیانباری هم به سلامت انسان و محیط زیست داشته باشد و آن‌ها را به خطر بیاندازد. در مقیاس نانو خصوصیات مواد دستخوش تغییرات بسیار زیاد می‌شوند این تغییرات پیش‌بینی نشده، شناسایی، ارزیابی و کنترل ریسک‌های ایمنی بهداشتی و زیست محیطی ناشی از نانو مواد را با چالش مواجه می‌کند، چراکه نانو ذرات به دلیل اندازه کوچک و سطح زیادی که دارند واکنش پذیری بسیار زیادی هم از خود نشان می‌دهند و همین خصوصیت آن‌ها است که باعث می‌شود، نسبت به ذرات درشت‌تر، ریسک حریق و انفجار بیشتری ایجاد کنند خیلی سال است که از نانوذرات مهندسی شده و مواد متخلخل نوساختار برای کاتالیز افزایش سرعت و واکنش‌ها یا کاهش دمای لازم برای واکنش گاز‌ها و مایعات، به شکل موثری استفاده می‌شود. بسته به ترکیب و ساختار آن‌ها از نانو مواد ممکن است باعث واکنش‌های کاتالیستی اولیه شوند که افزایش خطر آتش گرفتن و انفجار را در پی دارد و طبیعتاً تنها با توجه به ترکیب شیمیایی نانو ذرات قابل پیش‌بینی نیستند، پژوهشگران معتقدند نانوذرات به دلیل داشتن سطح وسیع ویژه ممکن در زمان استفاده دارای الکتریسیته ساکن زیادی می‌شوند که به طور طبیعی با پخش شدن در هوا ابر قابل انفجاری را تشکیل می‌دهند و می‌توانند خود به خود مشتعل شوند مانند نانو پودر آهن. برای همین مسئولان و مدیران که در حوزه کاری نانو فعال هستند نیازمند این هستند که پس از انجام ارزیا بی‌های لازم موضوع کنترل ریسک‌های بهداشتی و ایمنی  مواد را مد نظر قرار داده و اقدامات لازم را انجام دهند تا از اتفاقات غیر قابل پیش بینی و آسیب زا جلوگیری کنند.