راهكار محققان ایرانی برای كاهش آلودگی هوا

در ادامه این گزارش می خوانیم:‌
** تصویر راهكار محققان ایرانی برای كاهش آلودگی هوا
با وجود آن كه راهكارهایی برای كاهش حضور آلاینده‌ ها در محیط زیست وجود دارد، اما دلسوزی و آینده نگری در رابطه با سلامت محیط‌زیست در دنیا و ازجمله ایران به‌نظر می‌رسد، بیشتر در حد شعار و حرف است و بخش اعظم اقدامات پیشگیرانه برنامه‌ریزان و مسئولان دولتی در حد بخشنامه و دستورهای كاغذی است كه اگر این نبود، طی سالیان گذشته تا امروز،‌ حداقل شاهد افزایش محسوس كیفیت خودروها از سوی خودروسازان می ‌توانستیم باشیم.‌

با وجود این، فعالان و محققان محیط زیست همچنان تلاش می‌كنند، نه‌ تنها منابع طبیعی را از نابودی نجات دهند، بلكه جان میلیون ‌ها میلیون انسانی را كه به بیماری‌های مختلف قلبی ـ عروقی، تنفسی همچون آسم، برونشیت و انواع سرطان‌های مرتبط مبتلا شده‌اند، نجات دهند. در این ارتباط،‌ محققان كشورمان در دانشگاه صنعتی امیركبیر برای اولین بار در جهان، موفق به تولید ماده‌ای شده‌اند كه می‌تواند نقش بسیار موثری در دستیابی جوامع به هوای پاك داشته باشد.

** ویژگی ‌های جالب فتوكاتالیست ‌ها
الهه كوثری، عضو هیات علمی گروه شیمی دانشگاه صنعتی امیركبیر درباره این پژوهش به جام‌جم می‌گوید: فتوكاتالیست‌ها (TiO2) مواد حساس به نوری هستند كه با تابش نورخورشید، الكترون‌هایی را آزاد می‌كنند كه باعث تخریب آلاینده‌ها و در نتیجه پاكسازی محیط می‌شوند.

وی ادامه می‌دهد: با وجود آن كه استفاده از فتوكاتالیست‌های ارزان‌قیمت، بر پایه دی‌اكسید تیتانیوم بسیار مورد توجه است، اما محدودیت‌های آن از جمله تخریب با استفاده از نور در ناحیه‌ فرابنفش باعث شده تا كاربرد این ماده همراه تركیبات گرافنی مورد توجه قرار گیرد.

گرافن اكساید ورقه‌ای دو بعدی از اتم‌های كربن در یك پیكربندی شش‌ضلعی (لانه‌زنبوری) است كه در آن اتم‌های كربن با هیبرید SP2 به هم متصل شده‌اند. ویژگی‌های استثنایی گرافن مانند چگالی بالای جریان، بی‌اثر بودن شیمیایی، هدایت حرارتی بالا، عبور نوری و آب گریزی فوق‌العاده، در مقیاس نانو موجب شده تا از یك ماده‌ ناشناخته به ماده‌ای بسیار مهم در زمینه‌های مختلف علم و فناوری تبدیل شود.

كوثری از دیگر خواص گرافن اكساید به امكان اصلاح سطح و تبدیل آن به تركیبی اشاره می‌كند كه با منواكسید، كمپلكس پایدار ایجاد می‌كند و ادامه می‌دهد: در این طرح، دو خاصیت فتوكاتالیست و گرافن اكساید اصلاح شده با هم تلفیق شد و یك نانوكامپوزیت با بازدهی بالا به دست آوردیم. این تركیب موجب شده، ماده جدید از قدرت بالایی برای تخریب انواع آلاینده‌ها ازجمله منواكسیدكربن برخوردار باشد.

** فرآیند دستیابی به نانوفتوكاتالیست ‌های جدید
به گفته دكتر كوثری در این پژوهش، ابتدا لایه‌ نازك دی‌اكسید تیتانیوم، به روش لایه نشانی بخار شیمیایی پلاسمایی روی صفحه‌ای از جنس كوارتز قرارگرفت. سپس سطح گرافن اكسید برای تشكیل بهتر كمپلكس با فلز كروم و مایع یونی اصلاح شد. در مرحله‌ بعد، گرافن اكسید اصلاح شده روی لایه‌ نازك دی‌اكسید تیتانیوم نشانده شده و در نهایت فیلم نانوكامپوزیتی حاصل به‌ منظور ارزیابی عملكرد فتوكاتالیستی در دستگاه فتوكاتالیست نصب و آزمون‌های مربوطه انجام شده است.

دكتر كوثری درباره نتایج آزمایش می‌گوید: با كمك این فتوكاتالیست موفق شدیم، میزان مونوكسیدكربن موجود در نمونه را به میزان 97 درصد تخریب كنیم كه این نتیجه در مقایسه با سایر فتوكاتالیست‌ها بسیار قابل توجه است، ضمن آن كه این صفحه‌ فتوكاتالیستی میزان گزینش‌پذیری بالایی را در جذب و حذف منواكسید كربن نمایان كرده است.

** تاثیر نانوفتوكاتالیست‌ ها بر كیفیت خودروها
یك روش مناسب برای كاهش گازهای آلاینده خروجی از خودروها استفاده از مبدل كاتالیزوری است. مبدل‌های كاتالیزوری با فعل و انفعالات شیمیایی، هیدروكربن‌ها و منواكسیدكربن را به دی‌اكسیدكربن و آب و اكسید‌های نیتروژن‌دار را به ازت، تبدیل می‌كنند. استفاده از مبدل‎های كاتالیزوری در صنایع خودروسازی در سال 1339. 1960 مطرح و سال 1347. 1968 برخی از خودروهای مورد استفاده در آمریكا مجهز به مبدل كاتالیزوری شدند. سال 1349. 1970 ورقه‌ فلزی نازكی از استیل كركره مانند به عنوان پایه‌ مبدل‎ كاتالیزوری استفاده شد. سال 1354. 1975 در ایالات متحده استفاده از مبدل‎های كاتالیزوری در خودروها الزامی و حدود 10 سال بعد در ژاپن و اروپا نیز استفاده از مبدل‎های كاتالیزوری آغاز شد.

در كاتالیزور‌های سه راهه كه به عنوان مبدل‌های كاتالیزوری در اگزوز اتومبیل‌ها استفاده شده‌اند، فلزات گرانبهای پلاتین، پالادیوم و رودیوم است كه روی پایه‌ CeO2–γ-Al2O3 قرار دارند. آلاینده‌های گاز اگزوز با عبور از روی این كاتالیزور‌ها به مواد بی ضرر یا كم ضرر تبدیل می‌شوند. به‌علت قیمت بالا و همچنین محدودیت منابع فلزات گرانبها، تلاش برای پیدا كردن تركیب كاتالیزوری متفاوت در حال انجام است تا استفاده از این فلزات را در مبدل‌های كاتالیزوری به حداقل رسانده،‌ یا جایگزین آنها شود.

به گفته این محقق گروه شیمی دانشگاه صنعتی امیركبیر، كامپوزیت گرافن‌اكساید اصلاح شده كاربردهای متعدد دارد كه به صورت ویژه بیشترین كاركرد آن در مبدل‌های كاتالیزوری است.

كوثری در پاسخ این پرسش كه آیا امكان استفاده از این ماده جدید در كفپوش‌ خیابان به منظور كاهش میزان آلایندگی‌ها وجود دارد، می‌گوید: برخی كشورهای اروپایی از فتوكاتالیست‌ها در كفپوش خیابان‌ها برای رفع آلایندگی‌های سطحی استفاده می‌كنند، اما استفاده از نانوكامپوزیت ـ فتوكاتالیست به دست آمده در این تحقیق مقرون‌به‌صرفه نیست و همان گونه كه اشاره شد، بیشترین كاركرد این ماده در صنعت خودروسازی و البته كارخانه‌های پتروشیمی است.

** زمینه ‌ای برای رقابت پذیری خودروهای داخلی و خارجی
شركت‌‌های خودروسازی در ایران از سال 1382 نصب مبدل‎ كاتالیزوری را در خودروهای داخلی آغاز كردند. قبل از این تاریخ خودروها بدون استاندارد بوده‌اند و به‌همین دلیل، آلایندگی این خودروها بیش از 30 برابر سایر خودروهاست و بر این اساس طرح از رده خارج كردن خودروهای مدل 1382 به پایین در سازمان حفاظت از محیط زیست ارائه شده است. احتمال می‌رود، در تعدادی از خودروهای تولیدی سه ماهه آخر سال 1386 نیز قطعه كاتالیست نصب نشده باشد. به موجب طرح جامع كاهش آلودگی هوا، آزمون صحت مبدل‎ كاتالیزوری و كربن كنیستر در معاینات فنی خودروها به منظور صدور برگه و برچسب معاینه فنی از ابتدای سال 91 اجباری است

مبدل‎ كاتالیزوری كه در خودروهای داخلی استفاده می‌شود، خیلی ضعیف است. دكتر كوثری این مطلب را بر اساس بررسی‌های انجام گرفته توسط دانشجویانش می‌گوید و ادامه می‌دهد: طبق این بررسی‌ها می‌توان گفت،‌ مبدل‎ كاتالیزوری كه روی اتومبیل‌های جدید خارجی وجود دارد، در اتومبیل‌های ایرانی وجود ندارد.

وی درباره تاثیر استفاده از این ماده در افزایش هزینه‌های تولید خودرو می‌گوید: درست است كه استفاده از این ماده هزینه‌بر است و تا حدودی در افزایش قیمت تولید بر مصرف‌كننده تاثیر می‌گذارد،‌ اما این افزایش هزینه‌ها به قدری نیست كه بتواند مانع به كارگیری نانوفتوكاتالیست‌ها باشد، ضمن آن كه كاهش میزان آلایندگی در كاهش هزینه‌های هنگفت مربوط به محیط زیست، سلامت و كاهش میزان مرگ و میر ناشی از آلاینده‌های هوا تاثیر بسزایی دارد.

این عضو هیأت علمی گروه شیمی دانشگاه صنعتی امیركبیر تأكید می‌كند: كاهش و رفع آلاینده‌های هوا صرفا از طریق به‌كارگیری فتوكاتالیست‌ها در كفپوش‌ها امكانپذیر نیست. تا زمانی كه موتور خودروها و مبدل‎ كاتالیزوری اصلاح نشوند، نمی‌توان انتظار بهبود وضعیت هوا را داشت. بنزین، موتور خودرو و مبدل‎ كاتالیزوری باید با هم اصلاح شود. اگر مبدل‌های‎ كاتالیزوری اصلاح شوند، اما در كیفیت موتور خودرو تغییر مناسبی ایجاد نشود، بهبود وضعیت مبدل‎ كاتالیزوری فایده‌ای ندارد. این موضوع درباره كیفیت بنزین نیز صدق می‌كند.

وی ادامه می‌دهد: برای مشاهده كاهش آلاینده ‌های هوا لازم است، خودروسازان همزمان برای اصلاح بخش‌های مذكور اقدام كنند. این اصلاحات باعث می‌شود، دیگر تفاوتی در كیفیت خودروهای داخلی و خارجی وجود نداشته باشد.

*منبع: روزنامه جام جم، 1396.1.28
**گروه اطلاع رسانی**9117**2002**انتشار دهنده: فاطمه قنادقرصی