تاثیر فناوری نانو بر کاهش زباله های پایدار
رضیه برجیان
مقدمه
زباله ها امروزه به چالشی جدی تبدیل شده اند. محیط زیست کشور به حدی شکننده و حساس شده که دیگر تاب و تحمل فشار بیشتر را ندارد؛ به عبارتی، تحمل زیستی طبیعت به پایان رسیده است؛ به عنوان مثال، استان تهران در سال 1375 ظرفیت زیستی خود را گذران؛ هر چه بعد از آن، در این استان اتفاق افتاد بیش از توان زیستی آن بود که نتیجه آن، آلودگی هوا، خاک، بحران آب، فرونشست زمین و افت شاخص کیفیت زندگی مردم است که وضعیت دیگر شهرهای کشور نیز چندان بهتر از این نیست.
بحران زباله در استان های گیلان، مازندران و گلستان موجب شده تا بسیاری از جنگل ها رو به نابودی روند تولید زباله نه فقط در استان های شمالی بلکه در سراسر کشور نگران کننده است و بنا به اعلام کارشناسان و سازمان های متولی، میانگین تولید زباله در کشور ما نسبت به میانگین جهانی بسیار بیشتر است که جای نگرانی و تامل دارد. این معضل، ابعاد نگران کننده دیگری هم دارد : پسماندها به مرور موجب انتشار گازهای گلخانه ای می شوند که آلودگی هوا را به همراه دارد. [1]
زباله خانگی شاید مهمترین بخش زباله محسوب شوند که در صورت تفکیک و مدیرت صحیح بتوانند بخشی از سرمایه های ملی را باز گرداند. زباله های خانگی عبارتند از: پس مانده های مواد خوراکی، کاغذ، شیشه، فلزات، پلاستیک، پارچه و غیره. . انواع پلاستیک، ظروف یک بار مصرف، اسباب بازی و قوطی های فلزی و شیشه ای نیز بخشی از زباله های منازل است.
بازگشت به طبیعت در مورد بسیاری از مواد موجود در زباله به طول می انجامد و این مواد سالها باعث آلودگی و آسیب به محیط زیست می شوند. شیشه و قوطی های فلزی و بویژه آلومینیومی صدها سال روی زمین باقی می مانند. کیسه ها و ظروف پلاستیکی که یک روز به دلیل سبکی و دوام آنها ساخته شدند، امروزه عامل بزرگترین مشکلات زیست محیطی هستند. پلاستیک غیر قابل تجزیه است و کیسه های نایلونی به طور متوسط 500 سال در محیط باقی می مانند. کیسه های پلاستیکی همراه باد همه جا پخش می شوند و بیشتر آنها سر از دریا در آورده با بلعیده شده به وسیله جانداران سبب مرگ آنها می شوند. چنانچه پلاستیک و نایلون موجود در زباله سوزانده شود، اسید کلریدریک ایجاد می کند که باعث آلودگی هوا و آسیب رساندن به انسان و دیگر موجودات می شود. [2]پلاستیک ها در این میان پرتولیدترین زباله و پایدارترین زباله ها هستند.
محققان ایرانی با استفاده از فناوری نانو چه در بازیافت و چه در طراحی ظروف و چه در ارائه جایگزین توانسته اند پیشنهادهای موثری ارائه دهند. البته هیچ چیز جای مدیریت مصرف پلاستیک را نمی گیرد.
بحران زباله در استان های گیلان، مازندران و گلستان موجب شده تا بسیاری از جنگل ها رو به نابودی روند تولید زباله نه فقط در استان های شمالی بلکه در سراسر کشور نگران کننده است و بنا به اعلام کارشناسان و سازمان های متولی، میانگین تولید زباله در کشور ما نسبت به میانگین جهانی بسیار بیشتر است که جای نگرانی و تامل دارد. این معضل، ابعاد نگران کننده دیگری هم دارد : پسماندها به مرور موجب انتشار گازهای گلخانه ای می شوند که آلودگی هوا را به همراه دارد. [1]
زباله خانگی شاید مهمترین بخش زباله محسوب شوند که در صورت تفکیک و مدیرت صحیح بتوانند بخشی از سرمایه های ملی را باز گرداند. زباله های خانگی عبارتند از: پس مانده های مواد خوراکی، کاغذ، شیشه، فلزات، پلاستیک، پارچه و غیره. . انواع پلاستیک، ظروف یک بار مصرف، اسباب بازی و قوطی های فلزی و شیشه ای نیز بخشی از زباله های منازل است.
بازگشت به طبیعت در مورد بسیاری از مواد موجود در زباله به طول می انجامد و این مواد سالها باعث آلودگی و آسیب به محیط زیست می شوند. شیشه و قوطی های فلزی و بویژه آلومینیومی صدها سال روی زمین باقی می مانند. کیسه ها و ظروف پلاستیکی که یک روز به دلیل سبکی و دوام آنها ساخته شدند، امروزه عامل بزرگترین مشکلات زیست محیطی هستند. پلاستیک غیر قابل تجزیه است و کیسه های نایلونی به طور متوسط 500 سال در محیط باقی می مانند. کیسه های پلاستیکی همراه باد همه جا پخش می شوند و بیشتر آنها سر از دریا در آورده با بلعیده شده به وسیله جانداران سبب مرگ آنها می شوند. چنانچه پلاستیک و نایلون موجود در زباله سوزانده شود، اسید کلریدریک ایجاد می کند که باعث آلودگی هوا و آسیب رساندن به انسان و دیگر موجودات می شود. [2]پلاستیک ها در این میان پرتولیدترین زباله و پایدارترین زباله ها هستند.
محققان ایرانی با استفاده از فناوری نانو چه در بازیافت و چه در طراحی ظروف و چه در ارائه جایگزین توانسته اند پیشنهادهای موثری ارائه دهند. البته هیچ چیز جای مدیریت مصرف پلاستیک را نمی گیرد.
تولید پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر نانوکامپوزیتی
صنعت بسته‌بندی مواد غذایی بزرگترین مصرف‌کننده‌ی مواد پلاستیکی به شمار می‌رود. امروزه تقاضا برای بسته‌بندی‌های سبز و دوستدار طبیعت در جهان روز به روز در حال افزایش است. تاکنون تحقیقات بسیاری جهت استفاده از مواد طبیعی و تولید مواد بسته‌بندی تجدیدپذیر انجام شده و فناوری نانو نیز تا حدود زیادی به این تحقیقات وارد شده است. نشاسته به دلیل دارا بودن برخی معایب، نمی‌تواند به‌تنهایی فیلم مطلوبی ایجاد کند. ازاین‌رو راهکارهای مختلفی جهت بهبود ویژگیهای کاربردی نشاسته و افزایش قدرت رقابت با سایر پلیمرهای مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی بررسی شده است. یکی از مهمترین این راهکارها، افزودن نانوذرات به پلیمر نشاسته و ایجاد فیلم نانوکامپوزیتی است که در طرح حاضر مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از این پلاستیک‌های نانوکامپوزیتی علاوه بر کاهش آلودگی زیست‌محیطی، افزایش ماندگاری ماده غذایی بسته‌بندی شده و ممانعت از تخریب ترکیبات مغذی حساس به نور مرئی و فرابنفش را در پی خواهد داشت.
خاصیت آب‌دوستی شدید و مقاومت ضعیف نشاسته در برابر رطوبت، شکنندگی فیلم نشاسته در صورت عدم افزودن نرم‌کننده‌های مناسب سبب ایجاد محدودیت در استفاده از نشاسته برای تولید مواد بسته‌بندی به‌صورت صنعتی شده است. دی‌اکسید تیتانیوم ماده‌ای خنثی، غیرسمی و ارزان‌قیمت است که توانایی نابودی طیف وسیعی از میکروب‌ها را دارد. با افزودن نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به زمینه‌ی پلیمری نشاسته ماده بسته‌بندی قادر به حفاظت از محتویات خود در برابر فساد ناشی از میکرو ارگانیزم‌های بیماری‌زا، پرتوهای نور مرئی و فرابنفش و ترکیبات بدبو و آلرژی‌زا خواهد بود.
در طرح حاضر ابتدا نشاسته ژلاتینه و سپس نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم به آن افزوده شده است و در ادامه نانوذرات در زمینه‌ی نشاسته پراکنده شده‌اند. در مرحله‌ی بعد فیلم نانوبیوکامپوزیتی با استفاده از روش قالب‌ریزی تولید و با استفاده از روش‌های میکروسکوپی و پراش پرتو ایکس مشخصه یابی شده‌اند. نهایتاً خواص کاربردی فیلم تولید شده از لحاظ نفوذپذیری نسبت به بخار آب، خواص کششی و مقاومت در برابر پارگی، بازدارندگی نور مرئی و فرابنفش و رنگ مورد ارزیابی قرار گرفته است.
نتایج نشان‌دهنده‌ی این مطلب بود که حضور ۲ درصد نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم درون فیلم، مقاومت به پارگی را ۲۴ درصد افزایش و میزان عبور نور مرئی، فرابنفش و نفوذپذیری نسبت به بخار آب را به ترتیب ۷۷، ۱۰۰ و ۳۴ درصد کاهش داده است.[3]
خاصیت آب‌دوستی شدید و مقاومت ضعیف نشاسته در برابر رطوبت، شکنندگی فیلم نشاسته در صورت عدم افزودن نرم‌کننده‌های مناسب سبب ایجاد محدودیت در استفاده از نشاسته برای تولید مواد بسته‌بندی به‌صورت صنعتی شده است. دی‌اکسید تیتانیوم ماده‌ای خنثی، غیرسمی و ارزان‌قیمت است که توانایی نابودی طیف وسیعی از میکروب‌ها را دارد. با افزودن نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به زمینه‌ی پلیمری نشاسته ماده بسته‌بندی قادر به حفاظت از محتویات خود در برابر فساد ناشی از میکرو ارگانیزم‌های بیماری‌زا، پرتوهای نور مرئی و فرابنفش و ترکیبات بدبو و آلرژی‌زا خواهد بود.
در طرح حاضر ابتدا نشاسته ژلاتینه و سپس نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم به آن افزوده شده است و در ادامه نانوذرات در زمینه‌ی نشاسته پراکنده شده‌اند. در مرحله‌ی بعد فیلم نانوبیوکامپوزیتی با استفاده از روش قالب‌ریزی تولید و با استفاده از روش‌های میکروسکوپی و پراش پرتو ایکس مشخصه یابی شده‌اند. نهایتاً خواص کاربردی فیلم تولید شده از لحاظ نفوذپذیری نسبت به بخار آب، خواص کششی و مقاومت در برابر پارگی، بازدارندگی نور مرئی و فرابنفش و رنگ مورد ارزیابی قرار گرفته است.
نتایج نشان‌دهنده‌ی این مطلب بود که حضور ۲ درصد نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم درون فیلم، مقاومت به پارگی را ۲۴ درصد افزایش و میزان عبور نور مرئی، فرابنفش و نفوذپذیری نسبت به بخار آب را به ترتیب ۷۷، ۱۰۰ و ۳۴ درصد کاهش داده است.[3]
پوست بادام، ماده‌ی اولیه طبیعی در ساخت چوب پلاستیک
الیاف طبیعی حاصل از مواد لیگنوسلولزی به دلیل چگالی کم، ویژگی عایق حرارتی و خواص مکانیکی خوب، موادی مناسب برای تقویت پلاستیک‌ها هستند؛ پس می‌توانند به عنوان پرکننده در ساخت مواد ترموپلاستیک، جایگزین الیاف مصنوعی مانند آرامید و شیشه شوند. در دسترس بودن، نامحدود و قیمت پایین از دیگر دلایلی است که استفاده از این مواد را مورد توجه قرار داده است.
یکی از مهمترین راهکارهای موجود در ساخت چوب پلاستیک، استفاده از پسماندها و ضایعات محصولات کشاورزی و باغی در تولید فراورده‌های بر پایه‌ی الیاف، ذرات چوبی و پوست درختان است. بادام یکی از منابع مهم طبیعی در جهان است که پوست آن یک ماده‌ی لیگنوسلولزی است. این پوست عموماً در طی تولید هسته‌ی خوراکی از آن جدا شده و سوزانده یا دفع می‌شود. با این کار از دفع و سوزانده شدن این ضایعات که باعث تخریب خاک و آلودگی محیط زیست می‌شود، جلوگیری خواهد شد.
اغلب کاربردهای کامپوزیت‌های چوب پلاستیک، این مواد را در معرض طیف گسترده‌ای از دما قرار می‌دهد که ممکن است رفتار حرارتی آنها را تحت تأثیر قرار دهد. لذا تخریب حرارتی کامپوزیت چوب پلاستیک یک جنبه‌ی بسیار مهم در کاربردها و فرایند تولید این محصولات است. پایداری حرارتی نانوکامپوزیت ساخته شده در این تحقیقات با اضافه شدن نانوذرات رس بهبود یافته است. عملکردهای مکانیکی و رفتارهای فیزیکی چند سازه حاصل نیز از هر جهت دارای شرایط مناسب و قابل قبولی است. دوام در برابر رطوبت، حرارت و قارچ از خصوصیات اصلی پلیمر ساخته شده است. این پلیمر قابلیت‌های فراوانی برای استفاده در صنعت حمل و نقل و نیز کاربردهای صنعتی و ساختمانی، خصوصاً سازه‌های مستقر در فضای بیرونی و تجهیزات شهری دارد. همچنین در صنایع دریایی، الکترونیکی، خانگی و غیره نیز کاربرد خواهد داشت.[4]
یکی از مهمترین راهکارهای موجود در ساخت چوب پلاستیک، استفاده از پسماندها و ضایعات محصولات کشاورزی و باغی در تولید فراورده‌های بر پایه‌ی الیاف، ذرات چوبی و پوست درختان است. بادام یکی از منابع مهم طبیعی در جهان است که پوست آن یک ماده‌ی لیگنوسلولزی است. این پوست عموماً در طی تولید هسته‌ی خوراکی از آن جدا شده و سوزانده یا دفع می‌شود. با این کار از دفع و سوزانده شدن این ضایعات که باعث تخریب خاک و آلودگی محیط زیست می‌شود، جلوگیری خواهد شد.
اغلب کاربردهای کامپوزیت‌های چوب پلاستیک، این مواد را در معرض طیف گسترده‌ای از دما قرار می‌دهد که ممکن است رفتار حرارتی آنها را تحت تأثیر قرار دهد. لذا تخریب حرارتی کامپوزیت چوب پلاستیک یک جنبه‌ی بسیار مهم در کاربردها و فرایند تولید این محصولات است. پایداری حرارتی نانوکامپوزیت ساخته شده در این تحقیقات با اضافه شدن نانوذرات رس بهبود یافته است. عملکردهای مکانیکی و رفتارهای فیزیکی چند سازه حاصل نیز از هر جهت دارای شرایط مناسب و قابل قبولی است. دوام در برابر رطوبت، حرارت و قارچ از خصوصیات اصلی پلیمر ساخته شده است. این پلیمر قابلیت‌های فراوانی برای استفاده در صنعت حمل و نقل و نیز کاربردهای صنعتی و ساختمانی، خصوصاً سازه‌های مستقر در فضای بیرونی و تجهیزات شهری دارد. همچنین در صنایع دریایی، الکترونیکی، خانگی و غیره نیز کاربرد خواهد داشت.[4]
پی نوشت
[1] http://www.irna.ir/fa/News/82469066
[2] https://rasekhoon.net/article/show/130706/%
[3] http://news.nano.ir/55294/
[4] http://news.nano.ir/56519
منابع
http://www.irna.ir
https://rasekhoon.net
http://news.nano.ir
http://news.nano.ir
.jpg "اوصاف و ویژگیهای منتظران امام زمان(عج) چگونه است؟")