گزارش فناوری مهر؛ راههای نانویی کاهش آلودگی هوا

به گزارش خبرنگار مهر، طبق گزارش سازمان بهداشت جهانی، آلودگی هوا، سالانه باعث کشته شدن حدود هفت میلیون نفر در سراسر جهان می‌شود و از هر ۱۰ نفر ۹ نفر هوایی را استنشاق می‌کنند که حاوی مقادیر قابل توجهی آلاینده‌های مهم و بیش از حد مجاز است.

ایران نیز از این قاعده، خصوصاً در فصول سرد سال مستثنی نبوده و آلودگی هوا کماکان با قرار گرفتن در شرایط ناسالم، جان بسیاری افراد را به خطر می‌اندازد. فعالیت‌های صنعتی، حمل و نقل، نیروگاه‌های حرارتی تولید برق و … از جمله عوامل آلودگی شهرهای بزرگ محسوب می‌شوند و بر اساس آخرین آمار، به طور تقریبی ۶۰ تا ۷۰ درصد آلایندگی شهرها توسط خودروها تولید می‌شود. درواقع خودروها بخش عمده‌ای از آلودگی هوا در شهرها را تولید می‌کنند و بعد از آن آلودگی ناشی از کارخانه‌ها سهم بالایی در آلایندگی کلان شهرها دارند.

در این میان بسیاری از کشورها از فناوری‌های جدید همچون نانو، برای حل معضل آلودگی هوا استفاده می‌کنند؛ محققان ایرانی در شرکت‌های دانش بنیان نیز توانسته‌اند محصولاتی مانند کاتالیست، فیلترهای کاربردی در خودرو، نیروگاه‌ها، صنایع و کارخانجات را با فناوری نانو به تولید برسانند که استفاده از آنها می‌تواند تاثیر مثبتی در کاهش آلاینده‌ها داشته باشد.

در گزارش پیش رو تلاش کردیم برخی از دستاوردهای حاصل کار محققان در این زمینه را که مورد تایید ستاد توسعه فناوری نانو است، معرفی کنیم.

تولید بگ فیلترهای نانوی کاربردی در کارخانجات مختلف

از جمله دستاورد محققان شرکت‌های دانش بنیان می‌توان به بگ فیلترهای نانویی به عنوان غبارگیرهای صنعتی اشاره کرد که برای کارخانجات استفاده می‌شوند. این محصول کاربردی اکنون در کارخانه‌های مختلف سیمان، تولیدکننده‌های مواد غذایی، سنگ، آرد، فولادسازی و … مورد استفاده قرار گرفته است. این بگ فیلتر ذرات زیر ۲.۵ میکرون را جذب می‌کند و مانع آلودگی هوا می‌شود.

سید امیرحسین تقوی مدیر عامل شرکت دانش بنیان تولید کننده بگ فیلترهای نانوی (غبارگیرهای صنعتی) کاربردی در کارخانجات به خبرنگار مهر در خصوص این محصول تولید شده گفت: با توجه به اینکه کارخانجات صنعتی در افزایش آلودگی هوا بعد از خودروها به طور مستقیم تاثیر دارند در صدد برآمدیم تا فیلترهایی را با فناوری نانو به تولید برسانیم.

مدیر این شرکت نیز بیان کرد: فیلترهای نانو، ذرات زیر ۲.۵ میکرون را جذب می‌کنند از این رو آن را به تولید رساندیم و بسیاری از کارخانجات هم از این فیلترهای نانو بهره می‌برند تا گامی در راستای کاهش آلودگی هوا بردارند. در واقع صنایعی که از این نانوفیلترها استفاده می‌کنند مشکل زیست محیطی نخواهند داشت.

وی با بیان اینکه در کارخانجات تولید سیمان، سنگ، آرد، فولادسازی و… از این نانوفیلترها بهره برده‌اند، گفت: این نانوفیلتر در دستگاه‌های فیلتراسیون قرار می‌گیرد و مانع از خروج آلایندگی‌ها به محیط کارخانه می‌شود.

وی با بیان اینکه فیلترهایی که اکنون در کارخانجات به عنوان غبارگیر دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد میکرونی بوده و ذرات زیر ۱۰ میکرون را به خوبی جذب نمی‌کنند، گفت: از این رو در شاخص آلودگی هوا کم تاثیر هستند. وقتی این کارخانجات در پروسه تولیداتشان غبار صنعتی تولید می‌کنند و از فیلتر و بگ فیلترهای مرغوبی بهره نبرند ذرات از خروجی کارخانه وارد محیط زیست می‌شود و به افزایش آلودگی هوا کمک می‌کند.

وی با اشاره به ویژگی‌های فیلترهای نانو گفت: وقتی نانوالیاف در این فیلترها اعمال می‌شود طول عمر فیلترها افزایش پیدا می‌کند و همین موضوع باعث افزایش دوره تعویض فیلترهای نانو می‌شود، گفت: به دلیل اینکه در زمان تعویض فیلترها کارخانه عملاً نمی‌تواند تولید داشته باشد و به حالت اورهال قرار می‌گیرد و این می‌تواند کارخانه را متضرر کند، استفاده از این فیلترها به صرفه تر است. در واقع فیلترهای نانو ۲۰ تا ۳۰ درصد طول عمر بیشتری نسبت به فیلترهای معمولی دارند.

وی با بیان اینکه این فیلترهای نانویی قابل دسترس هستند و از نظر قیمتی تفاوت زیادی با نمونه‌های غیر نانو ندارند، گفت: نمونه خارجی چنین فیلترهایی در کشور وجود ندارد ضمن اینکه هر شرکت تولید کننده فیلتر می‌تواند با تهیه دستگاه الکتروریسی صنعتی ایرانی که توسط این شرکت دانش بنیان ساخته شده، فناوری نانو را روی فیلترهای کارخانجات اعمال کند. این موضوع رقبای شرکت ما را ترغیب می‌کند که به عرصه نانو ورود کنند تا کارخانجات زیادی از فیلترهای نانویی بهره ببرند.

یکی دیگر از شرکت‌هایی که در تجاری سازی و تولید انبوه فیلترهای خودرویی، صنعتی و فرودگاهی فعال بوده نیز توانسته گواهی نانومقیاس را دریافت کند. این شرکت طی چهار سال اخیر فیلترهای نانویی را در نیروگاه‌های مختلف به بهره برداری رسانده است. در نانوفیلترهای نیروگاهی این شرکت دانش بنیان لایه‌ای متشکل از نانوالیاف وجود دارد که در مقایسه با کاغذ فیلتر از سوراخ‌های کوچک‌تری برخوردار است تا به این وسیله راندمان جداسازی ذرات در فیلتر بالاتر رفته، سرعت افزایش افت فشار فیلتر کاهش یافته و عمر فیلتر افزایش یابد.

حفاظت بهتر از قطعات توربین‌های نیروگاهی، کاهش هزینه توقفات، افزایش توان تولید برق و افزایش عمر فیلترها حداقل به ۱.۵ برابر عمر فعلی از مهمترین ویژگی‌های فیلترهای نیروگاهی این شرکت است. پیش از این بسیاری از پتروشیمی‌های کشور از فیلترهای نیروگاهی خارجی بهره می‌بردند ولی در حال حاضر و البته به مرور زمان و پس از آشنایی با فیلترهای نانویی راغب به استفاده از این فیلترها شده و در این خصوص درخواست‌هایی داشته‌ایم.

همچنین نانوفیلتر هوای خودروهای سنگین یکی دیگر از محصولات این شرکت است که با بکارگیری فناوری نانو الیاف در فیلتر هوای خودرو، امکان دستیابی به سطوح بسیار بالای راندمان فیلتراسیون را فراهم می‌کند. فناوری به کار رفته در این محصول سطح حفاظت از موتور خودرو را تا بالاترین سطوحی که در فیلتراسیون هوای ورودی به توربین‌های نیروگاهی کاربرد دارند، بالا می‌برد و باعث می‌شود که حتی ذرات ریز گرد معلق در هوا نیز نتوانند از این فیلترها عبور کنند. از جمله اثرات این فیلترها می‌توان به راندمان فیلتراسیون بالا، کاهش سوخت، افزایش توان و کشش موتور و افزایش عمر محصول در مقایسه با فیلترهای معمولی اشاره کرد. فناوری به کار رفته در برخی محصول نانویی سطح حفاظت از موتور خودرو را تا بالاترین سطوحی که در فیلتراسیون هوای ورودی به توربین‌های نیروگاهی کاربرد دارند، بالا می‌برد و باعث می‌شود که حتی ذرات ریز گرد معلق در هوا نیز نتوانند از این فیلترها عبور کنند

کاتالیست نانویی و کاهش آلاینده‌های خروجی از موتور خودرو

کاتالیست های نانویی که با مجوز نانومقیاس توسط یک شرکت دانش بنیان به تولید رسیده از جمله محصولاتی هستند که در راستای کاهش آلودگی هوا به کار می‌روند.

نوید مولوی زاده قائم مقام مدیر عامل و عضو هیات مدیره شرکت تولید کننده کاتالیست نانویی به خبرنگار مهر گفت: قطعه کاتالیستی که در این شرکت به تولید می‌رسد باعث کاهش آلاینده‌های خروجی از موتور خودرو خواهد شد که در کاهش آلودگی هوا تاثیر زیادی دارد. ما در ابتدای کار، تصمیم داشتیم که تولید کاتالیست را با یک شرکت خارجی به تولید برسانیم اما بعد از تحریم‌ها آنها مبالغ زیادی از ما درخواست کردند و همین باعث شد تحقیق و توسعه را در شرکت راه اندازی کرده و این کاتالیست های نانویی را به تولید برسانیم.

وی خاطر نشان کرد: جذابیت کاتالیست های نانو در این است که باعث افزایش راندمان و کاهش قیمت در محصول می‌شود و این رقابت پذیری ما را نسبت به سایر شرکت‌های وارد کننده یا غیر نانویی افزایش می‌دهد و از سوی دیگر تفاوت قیمتی ۱۵ تا ۲۰ درصدی بین نمونه خارجی و ایرانی وجود دارد.

پتانسیل استفاده از کاتالیست در موتورسیکلت‌ها

مولوی زاده بیان کرد: خوشبختانه به دلیل اینکه صنعت خودرو در کشور ما زمینه دولتی دارد از تکالیف قانونی نیز تبعیت می‌کند؛ اکنون استفاده از کاتا لیست‌ها در خودروها اجباری است و استفاده می‌شود و از سال ۸۲ هیچ خودرویی بدون کاتالیست پلاک نمی‌شود؛ از سوی دیگر همه کاتا لیست‌ها طبق استاندارد با کاتالیست به تولید رسیده‌اند. متاسفانه خلا و مشکل ما در بازار فروش صنعت موتورسیکلت است که اجباری در استفاده از کاتالیست ها ندارند. طبق قانون هوای پاک، خودروسازان مجاب به استفاده از کاتالیست هستند اما متاسفانه بخش خصوصی که متولی تولید موتورسیکلت است به بهانه‌های مختلف استفاده از کاتالیست در این وسیله نقلیه تولیدکننده آلودگی را به تعویق می‌اندازند.

وی با بیان اینکه در حال حاضر هیچ موتور سیکلتی از کاتالیست بهره نمی‌برد ولی این وسایل نقلیه سبک، ۱۴ برابر بیشتر از خودروها آلودگی ایجاد می‌کنند، گفت: این یک چالش است که باید در راستای کاهش آلودگی هوا مد نظر قرار بگیرد.

محافظت از موتور خودرو و کاهش سوخت با فناوری نانو

یکی از نمونه‌های محصولاتی که به صورت مستقیم در کاهش آلودگی هوا تاثیر گذار است فیلترهای خودرویی هستند که محققان کشور موفق به تولید آن شده‌اند تا مصرف بنزین و سوخت خودرو را کاهش دهند و از موتور خودرو نیز به خوبی محافظت کنند.

شرکت تولید کننده این محصول ماهانه ۲۲ تا ۲۵ هزار فیلتر خودرو تولید می‌کند و توانسته تاکنون به ترکیه نیز صادراتی داشته باشد. از مهم‌ترین مزیت‌های این فیلترها، کاهش آلودگی هوا است. صفر تا صد تولید فیلتر نانو در این شرکت صورت گرفته و محصول کاملاً داخلی است. این فیلتر دارای لایه نانو الیافی است که ذرات ریز را به خودش می‌گیرد و هوای پاکی را وارد محفظه احتراق سوخت و ساز خودرو می‌کند و به تبع آن مصرف کننده افزایش شتاب خودرو، کاهش مصرف بنزین و آلودگی هوا را به صورت ملموس احساس می‌کند.

فیلترهای آنتی باکتریال کاربردی در صنایع پتروشیمی

سیدعلیرضا حسینی مدیر تولید یک شرکت دانش بنیان در خصوص محصولی که با فناوری نانو در راستای کاهش آلودگی هوا به تولید رسیده به خبرنگار مهر گفت: این فیلترهایی که با فناوری نانو در شرکت به تولید می‌رسانیم در تمام صنایع نیروگاهی، پتروشیمی، گاز، نفت، صنایع غذایی و بیمارستانی کاربرد دارند و به صورت غیر مستقیم از آلودگی هوا جلوگیری می‌کنند.

وی استفاده از چنین فیلترهایی را در کارخانه‌های کوچک نیز ضروری دانست و گفت: این فیلترها آنتی باکتریال هستند؛ وقتی از این فیلترها در دستگاهی استفاده می‌کنیم هوای آلوده را آنتی باکتریال کرده و هوای بدون آلودگی را وارد محیط می‌کند.

وی در خصوص صادرات این فیلترها گفت: ما در این شرکت توانایی صادرات به کشورهای نفت خیر همسایه همچون عراق، آذربایجان و کشورهای عربی را داریم.

تبدیل گازهای مضر موتور خورو به گازهای بی ضرر

مبدل کاتالیستی که در زمینه آلودگی هوا توسط دانش بنیان‌ها به تولید رسیده نیز بیش از ۹۰ درصد از ورود آلودگی خودرو به محیط زیست جلوگیری می‌کند. هادی محفوظی مدیرعامل شرکت تولیدکننده مبدل‌های کاتالیستی در گفتگو با خبرنگار مهر گفت: مبدل‌های کاتالیستی خودرو از فلزات گرانبهایی تشکیل شده‌اند که امکان تبدیل گازهای انتشاری مضر خروجی از موتور خودروها را به گازهای بی ضرر برای سلامتی انسان و محیط زیست دارند.

وی با بیان اینکه در این شرکت کاتالیست های خودروهای بنزینی به تولید رسیده است که صنعت خودرو نیز از آن استقبال کرده است، گفت: با توجه به اینکه تقریباً ۷۰ درصد آلودگی هوا ناشی از محصولات احتراق خارج شده از موتور خودروهای با سوخت فسیلی (بنزین٫ گازوئیل و گاز) است لذا استفاده از مبدل‌های کاتالیستی در خودروها اجباری شده است؛ این کاتالیست‌ها از خروج بیش از ۹۰ درصد آلاینده‌های ناشی از موتور خودروهای احتراقی، اصطلاحاً با سوخت فسیلی به هوا جلوگیری می‌کند.

محفوظی خاطر نشان کرد: اگر از این کاتالیست ها استفاده نمی‌شد وضعیت آلودگی هوای کشور بدتر بود اما با توجه به استانداردهایی که در این زمینه وجود دارد استفاده از این کاتالیست ها الزامی است.

وی اضافه کرد: استفاده از تکنولوژی نانو در ساخت کاتا لیست‌ها کارایی بیشتری در کاهش آلودگی هوا دارد و طول عمر کاتالیست را افزایش می‌دهد و قیمت ساخت کاتالیست را نیز به طور موثری کاهش می‌دهد. طبق استاندارد جاری هر یک از خودروها می‌توانند تا طی کردن ۱۶۰ هزار کیلومتر از یک کاتالیست استفاده کند؛ تکنولوژی نانو در افزایش کارایی و طول عمر یک کاتالیست تاثیر زیادی دارد.

استفاده از تکنولوژی نانو در ساخت کاتالیست‌ها کارایی بیشتری در کاهش آلودگی هوا دارد و طول عمر کاتالیست را افزایش می‌دهد و قیمت ساخت کاتالیست را نیز بطور موثری کاهش می‌دهد وی با بیان اینکه زمانی استفاده از کاتالیست ها در رفع مشکل آلودگی هوا تاثیر بیشتری خواهند داشت که سایر وسایل نقلیه از جمله خودروهای دیزلی و موتور سیکلت ها هم از کاتالیست ها بهره ببرند، گفت: کاتالیست های تولیدی در این شرکت برای خودروهای بنزینی و گاز سوز هستند. در حال حاضر استانداردهای مربوط به آلایندگی خودروهای دیزلی در کشور در حال پیاده سازی است تا خودروهای دیزلی ساخت کشور که هنوز از سیستم کاتالیستی بهره نمی‌برند به این قطعه مجهز شوند.

به گفته محفوظی، در این شرکت توانایی تولید کاتالیست خودروهای دیزلی را هم داریم که توسط این نوع کاتالیست ها از ورود ذرات معلق و گازهای آلاینده و خطرناک این خودروها به هوا جلوگیری می‌شود.

ضرورت استفاده از کاتالیست در خودروهای دیزلی

وی گفت: یکی از چالش‌ها در خودروهای دیزلی عدم اجبار در استفاده از کاتالیست هاست و فعلاً اجباری در این خصوص وجود ندارد؛ این موضوع باید جدی گرفته شود که بر اساس استانداردها از کاتالیست استفاده و از ورود ذرات معلق و گازهای مضر به هوا جلوگیری شود.

وی با بیان اینکه قوانین مربوط به کاتالیستهای دیزلی در کشور وجود دارد اما سخت گیرانه نیست، گفت: لازم است که خودروهای دیزلی هم از این کاتا لیست‌ها بهره ببرند. یکی دیگر از چالش‌های کشور در زمینه آلودگی هوا این است که گازوییل با درصد کم گوگرد برای اتوبوسرانی تهران مورد استفاده قرار می‌گیرد و این موضوع باید به کل کشور تعمیم داده شود.

محفوظی با تاکید بر اینکه امکان تولید کاتالیستهای خودروهای دیزلی را در این شرکت علاوه بر کاتالیست خودروهای بنزینی داریم، افزود: ما برای داخلی سازی این قطعه در راستای استفاده در خودروهای دیزلی، اقداماتی انجام داده‌ایم و توانایی تولید آن وجود دارد. در این راستا قراردادی با یک شرکت خودروسازی منعقد کردیم.

وی گفت: تصور این است که استفاده از کاتالیست، توان خودرو را کاهش می‌دهد در حالی که این فرضیه کاملاً غلطی است؛ اما باعث شده که برخی از دارندگان خودروهای بنزینی و دیزلی کاتالیست را از خودرو بر می‌دارند که نتیجه این کار افزایش آلودگی شهرها است.

از برآیند صحبت‌های مسئولان شرکت‌های دانش بنیان می‌توان چنین استنباط کرد که استفاده از کاتا لیست‌ها، فیلترهای کاربردی در خودرو، نیروگاه‌ها و… نقش بسزایی در کاهش آلودگی هوا دارد. در حال حاضر هم این محصولات در دسترس هستند و برخی از آنها با استقبال صنایع نیز روبرو شده‌اند اما برای تاثیر گذاری بیشتر محصولات نانو در کاهش آلایندگی‌ها، به روز رسانی قوانین و فرهنگ سازی نیز امری ضروری است.