فناوری نانولوله، راهکار جدید برای خداحافظی با هوای آلوده؟

به گزارش خبرنگار علمی ایونا به نقل از خبرگزاری مهر , دانشمندان دانشگاه گدانسک موفق به توسعه فناوری نوینی برای تصفیه هوا از ترکیبات آلی فرّار، آلاینده‌های غیرآلی و ویروس‌ها شده‌اند. این فناوری که مبتنی بر نانولوله‌های اکسید تیتانیوم (TiO₂) اصلاح‌شده با نانوذرات فلزی است، با تابش نور UVA فعال می‌شود و آلاینده‌ها را به‌طور کامل تجزیه می‌کند. اختراع یادشده هم‌اکنون تحت حفاظت پتنت قرار دارد و گام‌هایی برای تولید صنعتی آن آغاز شده است.

پژوهشگران دانشگاه گدانسک (University of Gdańsk) در لهستان، با همکاری دانشگاه یاگیلونیا و یک شرکت صنعتی، موفق به طراحی و ثبت اختراع این فناوری شده‌اند که قادر است هوا را از ترکیبات آلی فرّار، آلاینده‌های غیرآلی، میکروارگانیسم‌ها و حتی ویروس‌ها پاکسازی کند.

بر اساس اعلام ماگدالنا نیتچویا-گونیشوسکا (Magdalena Nieczuja-Goniszewska)، سخنگوی این دانشگاه، این فناوری مبتنی بر نانولوله‌های اصلاح‌شده اکسید تیتانیوم (TiO₂) است که در اثر تابش دیودهای نور UVA فعال می‌شوند و واکنش‌های شیمیاییِ قدرتمندی را برای تخریب آلاینده‌ها به راه می‌اندازند.

پایه علمی این اختراع، فرآیند فتوکاتالیز (Photocatalysis) است؛ واکنشی که با تحریک نوری کاتالیزورهایی خاص، ازجمله TiO₂، باعث تولید رادیکال‌های فعال اکسیژن همچون رادیکال‌های هیدروکسیل می‌شود. این گونه‌های فعال، ترکیبات آلی و غیرآلی را تجزیه کرده و به دی‌اکسیدکربن و آب، یعنی ترکیباتی بی‌خطر، تبدیل می‌کنند.

نکته برجسته در فناوری دانشگاه گدانسک، تفاوت بنیادی آن با فیلترهای سنتی نظیر HEPA است؛ در حالی‌که فیلترهای معمول آلاینده‌ها را تنها به دام می‌اندازند، این فناوری آن‌ها را کاملاً تجزیه و نابود می‌کند. این عملکرد شامل ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها نیز می‌شود.

به گفته پروفسور آدریانا زالسکا-مدینسکا (Adriana Zaleska-Medynska)، سرپرست تیم تحقیقاتی، این نانولوله‌های TiO₂ با استفاده از نانوذرات نقره و مس به روش الکتروشیمیایی ساده و با قابلیت استفاده مکرر از مواد اولیه تولید شده‌اند. مزیت دیگر این روش، قابلیت مقیاس‌پذیری بالا برای تولید انبوه است.

وی افزود: «این فناوری می‌تواند کیفیت هوای داخلی را در فضاهایی که افراد زیادی به‌صورت هم‌زمان حضور دارند، مانند مدارس، بیمارستان‌ها و دفاتر کار، به‌طرز چشم‌گیری بهبود دهد. همچنین از ورود آلاینده‌های شیمیایی بیرونی به محیط‌های داخلی از طریق پنجره‌ها و سیستم‌های تهویه جلوگیری می‌کند.»

از دیگر کاربردهای آتی این فناوری می‌توان به سطوح خودپاک‌شونده مانند نمای ساختمان‌ها اشاره کرد که با تابش نور خورشید، آلودگی‌های آلی را تجزیه می‌کنند.

نخستین نمونه‌ اولیه دستگاه تصفیه هوا با استفاده از این فناوری، توسط شرکت BEWI، تولیدکننده سازه‌های PVC و آلومینیومی، طراحی شده است. این دستگاه براساس ابعاد اتاق و میزان آلودگی، بهینه‌سازی شده و قادر است طیف وسیعی از ترکیبات مضر شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها را حذف کند.

در این پروژه علاوه بر تیم فنی دانشگاه گدانسک، پژوهشگرانی از دانشگاه یاگیلونیا و کارشناسان صنعتی از شرکت BEWI نیز مشارکت داشته‌اند.

این اختراع، هم‌اکنون با حمایت مالی مرکز ملی پژوهش و توسعه لهستان در حال گذر از مرحله پژوهش به توسعه صنعتی است. تلاش‌هایی برای تجاری‌سازی فناوری در جریان است و یک شریک تجاری، هم‌زمان بر بهینه‌سازی عملکرد، کاهش هزینه‌ها و گسترش دامنهٔ کاربرد آن کار می‌کند.

انقلاب در تصفیه هوا: نانولوله‌های لهستانی، فیلترهای سنتی را بازنشسته می‌کنند؟

به گزارش ایونا نیوز  ، دانشمندان لهستانی در دانشگاه گدانسک به یک پیشرفت علمی چشمگیر دست یافته‌اند: ساخت نانولوله‌هایی از جنس اکسید تیتانیوم (TiO₂) که با فعال‌سازی نور، قادر به تصفیه جامع هوای آلوده از ویروس‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها و ترکیبات شیمیایی خطرناک هستند. این فناوری نوین، که هم‌اکنون تحت حفاظت پتنت قرار دارد و گام‌هایی برای تولید صنعتی آن برداشته شده، می‌تواند نقطه پایانی بر دوران فیلترهای سنتی مانند HEPA باشد. برخلاف فیلترهای قدیمی که تنها آلاینده‌ها را به دام می‌اندازند، نانولوله‌های توسعه‌یافته در گدانسک، آن‌ها را به طور کامل تجزیه و نابود می‌کنند و کیفیتی بی‌سابقه در پاکسازی هوا ارائه می‌دهند.

فناوری نوین: تصفیه هوا با قدرت فتوکاتالیز نانولوله‌ها

پژوهشگران دانشگاه گدانسک در لهستان، با همکاری دانشگاه یاگیلونیا و یک شرکت صنعتی، موفق به طراحی و ثبت اختراع فناوری‌ای شده‌اند که قابلیت‌های شگفت‌انگیزی در پاکسازی هوا دارد. این فناوری قادر است هوا را از طیف وسیعی از آلاینده‌ها شامل ترکیبات آلی فرّار (VOCs)، آلاینده‌های غیرآلی، میکروارگانیسم‌ها و حتی ویروس‌ها پاکسازی کند.

سخنگوی دانشگاه گدانسک، ماگدالنا نیتچویا-گونیشوسکا، توضیح می‌دهد که اساس این فناوری، نانولوله‌های اصلاح‌شده اکسید تیتانیوم (TiO₂) است که با تابش دیودهای نور UVA فعال می‌شوند. این فعال‌سازی نوری، واکنش‌های شیمیایی قدرتمندی را به راه می‌اندازد که منجر به تخریب کامل آلاینده‌ها می‌شود.

پایه علمی این اختراع، فرآیند فتوکاتالیز (Photocatalysis) است. در این فرآیند، تحریک نوری کاتالیزورهایی خاص مانند TiO₂، باعث تولید رادیکال‌های فعال اکسیژن می‌شود. این رادیکال‌ها، به ویژه رادیکال‌های هیدروکسیل، دارای قدرت اکسیدکنندگی بسیار بالایی هستند. آن‌ها قادرند ترکیبات آلی و غیرآلی مضر را تجزیه کرده و به دی‌اکسیدکربن و آب تبدیل کنند؛ ترکیباتی که کاملاً بی‌خطر و طبیعی هستند.

مزیت رقابتی: نابودی آلاینده‌ها به جای به دام انداختن

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های فناوری دانشگاه گدانسک، تفاوت بنیادی آن با فیلترهای سنتی است. فیلترهای رایج در بازار، مانند فیلترهای HEPA، تنها آلاینده‌ها (ذرات معلق، گرد و غبار، گرده‌ها) را به دام می‌اندازند. این به معنای آن است که آلاینده‌ها همچنان روی سطح فیلتر باقی می‌مانند و ممکن است با اشباع فیلتر، نیاز به تعویض مکرر داشته باشند و حتی خود به منبعی برای رشد میکروارگانیسم‌ها تبدیل شوند.

اما فناوری جدید، با استفاده از فرآیند فتوکاتالیز، آلاینده‌ها را به طور کامل تجزیه و نابود می‌کند. این عملکرد شامل ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها نیز می‌شود. این توانایی در نابودی کامل آلاینده‌ها، یک گام بزرگ در جهت بهبود کیفیت هوای داخلی و خارجی است، چرا که از بازگشت آلاینده‌ها به محیط یا نیاز به دفع فیلترهای اشباع‌شده جلوگیری می‌کند.

تولید انبوه و کاربردهای گسترده

پروفسور آدریانا زالسکا-مدینسکا، سرپرست تیم تحقیقاتی، توضیح می‌دهد که این نانولوله‌های TiO₂ با روشی ساده و کارآمد تولید می‌شوند. آن‌ها با استفاده از نانوذرات نقره و مس و به روش الکتروشیمیایی اصلاح شده‌اند. مزیت این روش، قابلیت استفاده مکرر از مواد اولیه و همچنین قابلیت مقیاس‌پذیری بالا برای تولید انبوه است. این بدان معناست که این فناوری می‌تواند به راحتی برای کاربردهای گسترده صنعتی و خانگی به تولید انبوه برسد.

وی افزود: «این فناوری می‌تواند کیفیت هوای داخلی را در فضاهایی که افراد زیادی به‌صورت هم‌زمان حضور دارند، مانند مدارس، بیمارستان‌ها و دفاتر کار، به‌طرز چشم‌گیری بهبود دهد.» این امر به ویژه در دوران پس از همه‌گیری‌ها، که اهمیت پاکسازی هوا از عوامل بیماری‌زا بیش از پیش مشخص شد، حیاتی است. همچنین این فناوری از ورود آلاینده‌های شیمیایی بیرونی به محیط‌های داخلی از طریق پنجره‌ها و سیستم‌های تهویه جلوگیری می‌کند.

از دیگر کاربردهای آتی این فناوری می‌توان به سطوح خودپاک‌شونده مانند نمای ساختمان‌ها اشاره کرد. این سطوح، با تابش نور خورشید (یا منابع نور UVA)، قادر خواهند بود آلودگی‌های آلی را تجزیه کرده و نیاز به تمیزکاری مداوم را کاهش دهند.

اولین نمونه اولیه و گام‌های آینده

نخستین نمونه اولیه دستگاه تصفیه هوا با استفاده از این فناوری، توسط شرکت BEWI، که تولیدکننده سازه‌های PVC و آلومینیومی است، طراحی شده است. این دستگاه بر اساس ابعاد اتاق و میزان آلودگی، بهینه‌سازی شده و قادر است طیف وسیعی از ترکیبات مضر شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرد.

این پروژه نه تنها شامل تیم فنی دانشگاه گدانسک است، بلکه همکاری‌های علمی و صنعتی گسترده‌ای را نیز در بر می‌گیرد. این همکاری‌ها نشان‌دهنده پتانسیل بالای این فناوری برای ورود به بازار و ایجاد تحول در حوزه تصفیه هوا است. اگر این فناوری به تولید انبوه برسد، می‌تواند نقش مهمی در بهبود سلامت عمومی و کیفیت زندگی در محیط‌های شهری و داخلی ایفا کند و واقعاً به دوران فیلترهای سنتی پایان دهد.

به نظر شما، چه زمانی این فناوری به طور گسترده در دسترس عموم قرار خواهد گرفت؟

خبرنگار : ر.نقوی