نانو و محیط زیست

فناوری نانو به مجموعه فناوریهای مربوط به ســاخت و دســتکاری مواد در ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر، روشهای شناسایی و جداســازی آنها و همچنین کاربرد آنها در زمینههای گوناگون اطالق میشود. زمانی که مواد برای داشتن حداقل یک بعد در
مقیاس نانو دستکاری میشوند، خواصی متفاوت با خواص فیزیکی و شیمیایی معمول خود پیدا میکنند.

این خواص که مواردی مانند افزایش مقاومت فیزیکی و شــیمیایی، باال بردن میزان هدایت گرما و الکتریسیته، توانایی پاسخ به محرکهای گوناگون مثل میدان مغناطیســی یا الکتریکی و… را شامل میشوند، کاربرد گســتردهای برای فناوری نانو به وجود آورده ً اند که عموما تحت عنوان علوم و تحقیقات در زمینه ی مواد پیشــرفته شناخته میشود.

زمانی که تجهیزات ساخته شده برپایه فناوری نانو جایگزین تجهیزات معمول میشوند، سازوکارها تغییر یافته و گاه چندین عملکرد کامال جدید در خصوص محصول مورد انتظار اســت. همچنین بسیاری از ترکیباتی که با فناوری نانو ارائه میشوند، خصوصیات بسیار مطلوبی را نمایان میسازند که به نوبهی خود منحصر به فرد است.

شواهد نشان میدهد که درصد بسیار باالیی از محصوالت آینده متکی بر فناوری نانو خواهد بود. این فناوری میتواند کیفیت زندگی انسان را تا حدود زیادی بهبود بخشد. انتظار میرود که تا سال 2050 میالدی، این فناوری بتواند
چهره زندگی بشر را بطور کلی تغییر دهد. فناوری نانو در کنار فناوری زیستی و فناوری اطالعات موج دیگری از انقالب صنعتی را در جهان رقم خواهد زد.

شــاخصهای اصلی علم، فناوری و نوآوری نانو در کشــورهای مختلف جهان، پیوسته ردیابی میشوند. بر اساس این شاخصها رتبه بندیهای جهانی و منطقهای انجام میگیرد و دسترســی به سیاســتهای کشورها از نظر توســعه علم نانو و فناوری نانو امکانپذیر میشــود. ایران اکنون در زمینه تولید علوم نانو در رتبه هفتم جهان قرار دارد و جزء 15 کشــور برتر دنیا در حوزه فناوری نانو اســت.

همچنین در ایران طی 10 سال گذشته 163 شرکت تولید کننده محصوالت و تجهیزات مبتنی بر فناوری نانو تاسیس شدهاند. ایران طی سالهای اخیر رشد چشمگیری در حوزه فناورینانو داشته است که نقطه عطف این پیشرفت افزایش
تولید علم نانو در کشور است. تاســیس شرکتهای مختلف نشان دهنده این حقیقت است که در برخی حوزهها این فناوری از مرحله تولید علم و فناوری خارج و وارد صنعت نیز شده است.

پایش و کنترل آلودگی هوا ناشی از گازهای سمی

یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیط زیست،
پایش مســتمر آلودگی هوا در مناطق شــهری و یا صنعتی است. در
راستای تحقق این هدف، حسگرها اصلیترین و مهمترین نقش را ایفا
مینمایند. امروزه استفاده از نانوحسگرها در زمینه کنترل آلودگی هوا
نیز با پیشرفت مناسبی مواجه بوده است.

در حال حاضر، نانوحسگرهای متعددی برای تشخیص و اندازهگیری آلودگیهای مختلف هوا توسعه یافته و بهصورت تجاری در دسترس هستند که حتی قادر به شناسایی تعداد کمی از مولکولهای گازی مهلک در محیط نیز میباشند.

پایش و کنترل آلودگی هوا ناشی از ذرات معلق و ریزگردها

ذرات معلق به تمامی اجزاء ریز مایع یا جامدی به جز آب خالص گفته میشود که
در جو زمین پراکنده هستند و اندازه میکروسکوپی یا زیرمیکروسکوپی اما بزرگتر
از ابعاد مولکولی دارند. ریزگردها در اثر فرایندهای مختلف طبیعی یا انسانی ایجاد میشــوند.

منابع مصنوعی ذرات معلق در مناطق صنعتی شامل صنایع مختلف از قبیل سیمان، ذغال ســنگ، ذوب آهن، کارخانهها و کارگاههای بزرگ تراشکاری میباشد. کاهش کیفیت هوا در خانهها، سطح شهر، مکانهای صنعتی، نیاز به توسعه روشهایی برای ارزیابی و اندازهگیری ذرات معلق هوا را ضروری میکند.

پایش و کنترل آلودگی خاک

خاک یکی از منابع مهم و ارزشمند طبیعت است که بیشتر منابع غذایی از آن تامین میشــود. آلودگی خاک منجر به آسیب به گیاهان و آلوده کردن منابع آب میگردد. عوامل بســیار زیادی از قبیل فعالیتهای کشــاورزی، صنعتی و دفع زباله باعث آلودگی خاک میگردد.

نانو حسگرها این امکان را میدهند که وضعیت آلودگی خاک در نقاط مختلف به صورت بیســیم و در زمان کوتاهی اندازهگیری شده تا یک نقشه جامع از مناطق آلوده ارائه شود.

پایش و کنترل آلودگی آبها

یکی از بزرگترین چالشهای دولتها و ســازمانهای محیط زیست، کنترل و ارزیابی میزان آلودگی منابع آب زیرزمینی، رودخانهها و دریاچهها در گسترهای وسیع میباشد.
جمع آوری دادههای مربوط به آلودگی هر منطقه، نوع آلودگی، میزان گسترش آلودگی را نشان داده و در نتیجهی آن، راهکاری مناسب جهت مقابله با آن را تعیین خواهد شد. نانوحسگرها این امکان را فراهم میکنند که با هزینه کم و در ابعاد گسترده، وضعیت آلودگی مناصق مد نظر را به صورت نقطه به نقطه زیر نظر داشته باشند.

نانوحسگرها انرژی کمتری مصرف میکنند و میتوانند با ولتاژ کم و بدون نیاز به منبع برق مستقیم برای مدت طوالنی به کار خود ادامه دهند و اطالعات را به صورت بیسیم ارسال نمایند.

همچنین نانوحســگرها قابل حمل خواهند بود و آنالیز آب رودخانهها و دریاچه ها در محل مد نظر صورت میگیرد و نیازی به نمونهبرداری و انتقال به آزمایشگاه نمیباشد.

تشخیص و کنترل منابع آلوده کننده

امروزه سازمانهای محیط زیست جهت کنترل آلودگی، قوانین و استانداردهای
زیســت محیطی برای صنایع و خوردوها تعیین کردهاند. کنترل مداوم منابع
تولید کننده آلودگی، کاری دشوار، پیچیده و زمانبر میباشد.

نانوحسگرها این
امکان را میدهند که با هزینه کم به طور مداوم و به صورت بیســیم وضعیت
آلودگی پســابها و یا دودکش صنایع زیر نظر سازمانهای نظارت کننده بر
آلودگی قرار بگیرد و امکان تخطی مراکز آلوده کننده به حداقل برسد.