"فناوری نانو حباب" در ایران از چالش‌ها تا فرصت‌ها
فناوری نانو حباب، نوظهوری شگفت‌انگیز در دنیای علم، گامی بلند برای حل چالش‌های مختلف در صنایع و حوزه‌های گوناگون برداشته است. گزارشی که در ادامه می‌خوانید، به بررسی وضعیت فناوری نانو حباب در ایران، از جمله چالش‌ها و فرصت‌های پیشِ‌روی آن می‌پردازد.
به گزارش گروه اجتماعی خبرگزاری تسنیمــ علی‌اصغر اصولی ــ نانو حباب به حباب‌های گازی درون سیال با ابعاد 1 تا 200 نانومتر اطلاق می‌شود. برخی تعاریف، حباب‌های با ابعاد کوچکتر از 1000 نانومتر را نیز در شاخه نانو حباب‌ها جای می‌دهند. حباب‌هایی با ابعاد 1 تا 30 میکرون میکروحباب و حباب‌های با ابعاد بزرگتر از 30 میکرومتر ماکروحباب نامیده می‌شوند.
نانو حباب‌ها در ظاهر درون سیال کاملاً شفاف هستند، در حالی که میکروحباب‌ها سیال را کدر می‌کنند و ماکروحباب‌ها به راحتی با چشم انسان قابل تشخیص هستند؛ با تغییر ابعاد حباب از نانو به ماکرو، پایداری حباب درون سیال کاهش می‌یابد. این موضوع به علت نیروی بویانسی است که با افزایش شعاع حباب، تمایل آن را برای خروج از سیال افزایش می‌دهد.
یکی دیگر از خواص جالب نانو حباب‌ها قابلیت انحلال بالای آنها درون سیال است. به گونه‌ای که در برخی موارد امکان افزایش میزان انحلال گاز تا چندین برابر اشباع با استفاده از نانو حباب به وجود می‌آید؛ برای مثال با به کارگیری نانو حباب‌ها امکان افزایش میزان اکسیژن محلول تا بیش از 40 ppm درون آب شرب در دمای 25 درجه سانتی‌گراد و هم‌سطح با ارتفاع از دریای آزاد فراهم می‌شود.
یکی دیگر از خواص جالب نانو حباب‌ها، ایجاد بار سطحی منفی است که در منابع علمی با عنوان پتانسیل زتا شناخته می‌شود. با کوچک شدن ابعاد حباب‌های گازی، بار سطحی یا پتانسیل زتا افزایش می‌یابد. این افزایش باعث پخش شدن یکنواخت حباب‌ها در تمام سیال شده و از طرفی از به هم پیوستگی و خروج آنها از سیال جلوگیری می‌کند.
این موضوع باعث می‌شود که در برخی از شرایط نانو حباب‌ها تا هفته‌ها یا ماه‌ها درون سیال پایدار باقی بمانند.
به طور خلاصه، مهمترین خواص ایجاد شده با تبدیل ابعاد حباب گازی به کمتر از 200 نانومتر، شامل:
- پایداری: نانو حباب‌ها به دلیل بار سطحی منفی، در مقایسه با حباب‌های بزرگتر، پایداری بسیار بیشتری در سیال دارند و می‌توانند تا هفته‌ها یا ماه‌ها پایدار باقی بمانند.
- افزایش قابل توجه قابلیت انحلال: نانو حباب‌ها به دلیل سطح تماس زیاد با سیال، قابلیت انحلال گازها را تا چندین برابر افزایش می‌دهند.
این خواص منحصر به فرد، کاربردهای متنوعی را برای نانو حباب‌ها در صنایع مختلف مانند کشاورزی، آبزی پروری و تصفیه به وجود می‌آورد.
فناوری نانو حباب و کاربرد تجاری آن پدیده‌ای نوظهور است، اما تئوری استفاده از نانو حباب‌ها سابقه‌ای طولانی دارد. برای اولین بار در سال 1950، تئوری اپستین-پلست برای پیش‌بینی زمان ماندگاری حباب‌ها در سیال ارائه شد. این تئوری بعدها به عنوان یکی از پایه‌های علمی پایداری نانو حباب‌ها در سیال شناخته شد.
در سال 2000، نخستین تصویر میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) از نانو حباب‌های موجود در آب منتشر شد. این موضوع در سال 2003 با ارائه تصویر میکروسکوپ فلورسنس از نانو حباب‌های اکسیژن پراکنده در سیال، تأیید قطعی وجود نانو حباب‌ها را به همراه داشت.
در سال 2010، محققان برای اولین بار تصاویر با وضوح بالا از نانو حباب‌ها را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی سرد (Cryo-SEM) منتشر کردند. این تصاویر، بالاترین وضوح را تا آن زمان از حضور نانو حباب‌های گازی در آب و سایر سیالات ارائه می‌دادند و زمینه‌ساز فعالیت‌های تجاری متعددی در حوزه فناوری نانو شدند.
13 شرکت فعال در فناوری نانو حباب در ایران
شرکت‌های دانش‌بنیان محدودی در راستای به کارگیری این فناوری در ایران شروع به فعالیت کردهاند که در همین راستا عماد احمدوند؛ دبیر ستاد توسعه فناوری‌های نانو به خبرنگار تسنیم می‌گوید: در حال حاضر 13 شرکت در سطوح مختلف در حوزه نانو حباب فعالیت می‌کنند.
دبیر ستاد توسعه فناوری‌های نانو در گفتوگو با خبرنگار تسنیم، از نانو حباب به عنوان زمینه‌ای با پتانسیل بالا برای همکاری‌های بین‌المللی در حوزه کشاورزی نام می‌برد. به گفته وی، تجهیزات و فناوری نانو حباب در شیلات و کشاورزی گلخانه‌ای، به دلیل مزایای قابل توجهی که دارند، می‌توانند زمینه‌ساز همکاری‌های گسترده‌تر بین ایران و سایر کشورها باشند.
وی ادامه داد: فناوری نانو حباب، با توجه به تأثیر چشمگیری که در حوزه شیلات دارد، قادر است حجم تولید را در واحد سطح تا دو برابر افزایش دهد. این امر، نویدبخش جهشی قابل توجه در بهره‌وری و سودآوری این بخش خواهد بود.
چرا بسیاری از سازمان‌ها و ارگان‌ها از فناوری نانو حباب در ایران بی‌اطلاع هستند؟
احمدوند در پاسخ به پرسشی درباره عدم آگاهی برخی سازمان‌ها از این فناوری جدید، گفت: در حال حاضر 13 شرکت در سطوح مختلف در حوزه نانو حباب فعالیت می‌کنند. از این میان، 3 شرکت به دلیل سابقه کاری و تعداد تجهیزات نصب شده، از سایرین پیشرو هستند. اما بقیه شرکت‌ها نیز در مسیر توسعه فناوری یا اخذ تأییدیه از ستاد نانو برای تجهیز خود به این فناوری نوین قرار دارند.
دبیر ستاد توسعه فناوری‌های نانو، در ادامه صحبت‌های خود به گستردگی حوزه کاربرد نانو حباب اشاره کرد و گفت: طبیعتاً هر شرکتی که قصد فعالیت در این زمینه را دارد باید بر روی یک یا نهایتاً دو حوزه تمرکز جدی داشته باشد. شناخت دقیق مولفه‌های آن صنعت و پارامترهای مورد نیاز آن، از اهمیت بالایی برخوردار است.
وی در توضیح این موضوع، تفاوت فضا و شرایط کاری در دو حوزه شیلات و تصفیه پساب را مثال زد و گفت: شرکتی که در حوزه شیلات فعالیت می‌کند با شرکتی که در زمینه تصفیه پساب کار می‌کند، کاملاً با شرایط متفاوتی روبرو است. در تصفیه آب آشامیدنی، نوع گازهایی که استفاده می‌شوند نیز با سایر حوزه‌ها متفاوت خواهد بود.
کاربردهای شگفت‌انگیز نانو حباب در کشاورزی: از افزایش راندمان تا ارتقای کیفیت محصولات
احمدوند در ادامه به تنوع کاربرد نانو حباب در حوزه کشاورزی اشاره کرد و گفت: در این حوزه، ممکن است یک شرکت بر روی پرورش شیلات و شرکت دیگری بر روی کشت جلبک تمرکز کند. در پرورش شیلات، از هوا و اکسیژن استفاده می‌شود، در حالی که در کشت جلبک، دی اکسید کربن مورد نیاز است. این تفاوت‌ها در نوع تنظیمات و ویژگی‌های تجهیزات و همچنین در ویژگی‌های آن صنعت، کاملاً مشهود است.
برنامه‌های ستاد نانو برای نانو حباب؛ توانمندسازی شرکت‌ها، تمرکز صنعتی و ارتقای آگاهی
احمدوند به برنامه‌های این ستاد برای توسعه فناوری نانو حباب اشاره کرد و گفت: هدف اصلی ما در ستاد نانو، ارتقای توان فنی شرکت‌های فعال در این حوزه و تمرکز هر یک از آنها بر روی یک بخش صنعتی خاص است. در کنار این، تلاش می‌کنیم تا شناخت و آگاهی نسبت به این فناوری در میان فعالان صنایع مختلف افزایش یابد.
ستاد نانو و سازمان شیلات در کنار هم برای توسعه نانو حباب در صنعت شیلات
احمدوند تصریح کرد: در سال گذشته، شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه شیلات بودیم. از وزیر و معاون وزیر جهاد کشاورزی تا مدیران ارشد حوزه شیلات، همگی با این فناوری آشنا شده‌اند و از آن حمایت می‌کنند. ستاد نانو در همکاری با سازمان شیلات، نشست‌هایی را برای تولیدکنندگان برگزار کرده است که در سال گذشته نتایج بسیار مثبتی به همراه داشته است. امیدواریم امسال شاهد رشد قابل توجهی در تعداد واحدهای تولیدی مجهز به این فناوری باشیم.
همکاری ستاد نانو و سازمان محیط زیست برای حل معضلات زیست‌محیطی با فناوری نانو حباب
دبیر ستاد توسعه فناوری‌های نانو به تعاملات این ستاد با سازمان محیط زیست و حوزه معدن اشاره کرد و خاطرنشان کرد: ما در ستاد نانو، ارتباطات خوبی با معاون سازمان محیط زیست برقرار کرده‌ایم. نشست‌هایی در ستاد نانو برگزار شده و محصولات نانو حباب به آنها معرفی شده است. همچنین برنامه‌ریزی برای برگزاری یک نشست مشترک در سازمان محیط زیست با حضور رئیس سازمان، معاون علمی و تعدادی از صنایع در سازمان محیط زیست انجام شده بود که متأسفانه به دلیل شرایط پس از شهادت آیت‌الله رئیسی، هماهنگی‌ها دشوار شده و این نشست به تعویق افتاده است.
احمدوند در ادامه به جلسات و نشست‌هایی که با تمرکز بر کاربرد نانو حباب در حوزه تصفیه پساب و معدن در حال انجام است اشاره کرد و گفت: در حال حاضر، جلسات و نشست‌هایی با هدف بررسی کاربرد نانو حباب در حوزه تصفیه پساب و سپس حوزه معدن در حال برگزاری است. لازم به ذکر است که در حوزه معدن، بیشتر از میکروحباب به جای نانو حباب استفاده می‌شود.
دبیر ستاد توسعه فناوری‌های نانو، در ادامه صحبت‌های خود با اشاره به ظرافت‌ها و کاربردهای گسترده نانو حباب در صنعت تصریح کرد: تنظیم ابعاد نانو حباب و غلظت گاز محلول در مایع، از جمله فاکتورهای کلیدی در عملکرد نانو حباب است. نوع گاز مورد استفاده نیز در هر کاربرد متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، در تصفیه آب از نانوازن برای گندزدایی استفاده می‌شود درحالی که در شیلات از هوا و اکسیژن خالص بهره می‌برند.
نانو حباب؛ دنیای پر رمز و راز با نیازهای متمایز و تجهیزات جانبی خاص
احمدوند در ادامه به اهمیت تجهیزات جانبی ژنراتور نانو حباب اشاره کرد و گفت: انتخاب تجهیزات جانبی مناسب، مانند تنظیم کننده غلظت و ابعاد، نقش مهمی در عملکرد این سیستم ایفا می‌کند. شناخت دقیق نیازهای هر حوزه صنعتی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. برای مثال، در معدن، جداسازی مواد معدنی در مقیاس نانو کارآمد نیست و باید در مقیاس میکرو انجام شود تا حباب به راحتی از محلول جدا شود. در مقابل، در شیلات، نانو حباب‌ها باید تا حد امکان کوچک باشند تا در آب حل شده و برای شستشوی ماهی و سایر کاربردها به کار گرفته شوند.
وی به گستردگی حوزه کاربرد نانو حباب و تأثیرات قابل توجه آن در صنایع مختلف اشاره کرد و گفت: اگر تمرکز خود را بر توسعه این فناوری در صنایع مختلف، به خصوص در حوزه شیلات، معطوف کنیم، می‌توانیم شاهد جهشی قابل توجه در زمینه تأمین گوشت سفید و ارتقای اقتصاد کشور باشیم.
انقلاب در پرورش ماهی با نانو حباب؛ 2 برابر تولید بدون نیاز به استخر جدید!
احمدوند گفت: یکی از راه‌های افزایش 2 برابری تولید ماهی‌های سردابی، ساخت استخرهای جدید است اما با استفاده از فناوری نانو حباب، می‌توان بدون نیاز به ساخت استخر جدید، تا 2 برابر تولید ماهی در استخرهای موجود را افزایش داد.
احمدوند تصریح کرد: با توجه به شرایط خاص پرورش میگو، مانند شوری آب و دمای متفاوت، پروژه‌ای در این حوزه با همکاری سازمان شیلات آغاز شده که هدف از آن، استخراج پارامترهای کنترلی مناسب برای استفاده از نانو حباب در پرورش میگو است.
گفتوگو با مدیران 2 شرکت دانش‌بنیان در حوزه فناوری نانو حباب
برای آشنایی با این تکنولوژی جدید و شناخت چالش‌های و مشکلات شرکت‌های دانش‌بنیان این حوزه با 2 شرکت بزرگ ایرانی فعال در حوزه فناوری نانو حباب به گفتگو نشسته‌ایم که در ابتدا به سراغ عارف دادگستر؛ مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان "نانو حباب انرژی" رفتیم.
ایران جزو 3 کشور دارنده تکنولوژی "نانو حباب‌ها" در دنیا
دادگستر به خبرنگار تسنیم گفت: خاستگاه این تکنولوژی به کشور ژاپن و 20 سال پیش بازمی‌گردد یعنی ژاپنی‌ها در آن زمان به این تکنولوژی رسیدند و در صنایع استفاده کردند؛ با توجه به خروجی‌هایی که این تکنولوژی می‌تواند در صنایع مختلف ایجاد کند، رشد این فناوری در دنیا به‌سرعت پیش می‌رود؛ ما 3 کشور داریم که به صورت واقعی در حال تولید نانو حباب هستند که شامل کشور ژاپن، ایران و آمریکا است که دو شرکت مطرح آمریکایی در این حوزه در بسیاری از مناطق دنیا پروژه‌هایی را تعریف کردند.
مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان گفت: یکی از مهمترین چالش‌هایی که در صنعت وجود دارد، موضوع اختلاط گاز و مایعات است و زمانی که می‌خواهید گازی را در داخل یک مایع حل کنید که این گاز می‌تواند اکسیژن یا اوزون باشد؛ علت ورود ما به این تکنولوژی و چالش مهمی که این فناوری می‌تواند برطرف کند اختلاط گاز درمایعات است؛ این باعث شد که راهکارهای مختلفی را در این حوزه دنبال کنیم و نهایتاً به این نتیجه رسیدیم که هرمقدار حباب با ابعاد بسیار ریز تولید کنیم (در داخل حباب گاز وجود دارد و این گاز می‌تواند هوا، اکسیژن یا اوزون باشد) و ابعاد این حباب را به سمت زیر 200 یا 300 نانومتر ببریم می‌توانیم این حباب‌ها را به شکل پایدار در داخل مایع نگه‌داریم.
به عنوان مثال در هوادهی، روش‌های مختلفی داریم که با سیستم‌های مرسوم، هوا را به سمت مایع که در صنعت "آب" است می‌دمند تا بتوانند از اکسیژن هوا استفاده کنند اما وقتی حلالیت اکسیژن با روش‌های مرسوم پایین است باعث می‌شود که شما هزینه‌های مصرفی، اجرایی و سرمایه‌گذاری بالا رفته و ازطرفی راندمان موردنیاز محقق نمی‌شود.
اما این فناوری کمک می‌کند که شما با کمترین میزان گاز بیشتری راندمان را ایجاد کنید؛ طبق تعریف استاندارد، به طور کلی نانو حباب، حباب‌هایی هستند که ابعاد آن زیر 200 نانومتر است و درواقع زیر 200 نانومتر به نانو حباب معروف است و بالاتر از 200 نانومتر طبقه‌بندی‌های خاص خود را دارد یعنی زمانی که از 200 نانومتر به سمت میکرون و حباب بزرگتر پیش می‌رویم "میکرونانو حباب" تلقی می‌شود و از یک میکرون تا 100 میکرون به میکروحباب‌ها معروف هستند.
نانو حباب؛ تحولی شگرف در تصفیه فاضلاب، آب، کشاورزی، آبزی‌پروری و صنایع غذایی!
در حوزه تصفیه فاضلاب، تصفیه آب، کشاورزی، آبزی‌پروری و صنایع غذایی توانسته‌ایم با این تکنولوژی، بهره‌وری بسیار قابل توجهی را ایجاد کنیم؛ برای مثال در حوزه تصفیه فاضلاب، یکی از مهمترین مراحلی که در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب انجام می‌شود "هوادهی" است یعنی اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم‌هایی که کار تصفیه فاضلاب را انجام می‌دهند را تأمین می‌کنید.
تا امروز تمامی تجهیزاتی که در این حوزه مورد استفاده قرار می‌گرفته وارداتی بوده است یعنی از هواده‌های سطحی تا بلوئرها که به کمک دیوفیوزرها این هوا را به داخل فاضلاب می‌دمند تا این اکسیژن میکروارگانیسم‌ها را تأمین کنند که مصرف انرژی بالا، هزینه‌های بسیار بالا و وابستگی ما به خارج از کشور را به دنبال دارد.
انقلاب در تصفیه فاضلاب با نانو حباب ایرانی: 60 درصد صرفه‌جویی در هزینه و مصرف برق!
ما نخستین پروژه خود را در تصفیه‌خانه فاضلاب قیطریه انجام دادیم و تمام تجهیزات هوادهی را جایگزین کردیم و از فناوری نانو حباب توانستیم در تصفیه‌خانه استفاده کرده و نتایج خوب به دست آوردیم که از جمله این نتایج مثبت می‌توان به کاهش 30 درصدی هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، کاهش مصرف برق تا 60 درصد و کاهش هزینه‌های بهره‌برداری تا 60 درصد اشاره کرد.
در حوزه تصفیه آب یکی از مشکلاتی که کشور چندین سال با آن درگیر بوده است بحث طعم و بوی آب شرب است که متأسفانه نارضایتی مردم را به دنبال داشته است. در این حوزه با "نانواوزون" یعنی نانو حباب‌هایی که داخل آن گاز اوزون است توانستیم بار بیولوژیکی تصفیه‌خانه را به شدت پایین آورده و ترکیبات مُولد طعم و بو را به میزان قابل توجهی اکسید کرده و از بین ببریم و این باعث شده است که ما در خروجی تصفیه‌خانه آب شرب، در آب طعم و بویی نداریم و همه آنها حذف شده‌اند.
رمزگشایی از راز 3 برابر شدن تولید ماهی با نانو حباب ایرانی
یکی از کاربردهای دیگر نانو حباب، آبزی‌پروری است که در این حوزه یک پروژه‌ای را در مزرعه پرورش ماهی قزل‌آلا در شهر ارومیه انجام دادیم و موفق شدیم با استفاده از این تکنولوژی، تراکم نگهداری را تا سه برابر بالاتر ببریم یعنی با همان امکاناتی که مزرعه داشت، فقط دستگاه‌های خود را در مزرعه نصب کردیم و صاحب مزرعه موفق شد در احجام مزرعه خود، سه برابر، ماهی بیشتری را پرورش بدهند.
با این تکنولوژی قادریم اکسیژن را در آب نگه‌داریم و یا هدررفت اکسیژن وجود ندارد و شما می‌توانید اکسیژن را به شکل همگن در تمامی استخرها به شکل یکنواخت پخش کنید که این باعث می‌شود که ماهی به شکل پراکنده در جای جای استخر حضور داشته باشد و مشکلی برای تأمین اکسیژن خود نداشته باشد.
خداحافظ استرس ماهی‌ها! نانو حباب ایرانی اکسیژن را به دل آب می‌برد!
اگر اکسیژن آب پایین باشد ماهی‌ها دچار استرس می‌شوند و بیش از حد مشخصی قادر نخواهید بود که ماهی پرورش دهید چراکه اکسیژن به عنوان مهمترین فاکتور در مزارع آبزی‌پروری عمل می‌کند. با این تکنولوژی قادریم اکسیژن را به اندازه دلخواه در مزرعه آبزی‌پروری تأمین کنیم و به راحتی می‌توانیم تراکم نگهداری را افزایش دهیم یعنی در این مزرعه و در یک مترمکعب قبل و بعد از به‌کارگیری این فناوری، میزان برداشت و پرورش ماهی، ضریب 3 خورده است و این یک انقلابی در حوزه آبزی‌پروری است که تراکم نگهداری و ظرفیت تولید سالیانه خود را تا 300 درصد یا سه برابر بالاتر ببرید.
آبزی‌پروری با نانو حباب ایرانی؛ غذای کمتر، ماهی بیشتر، آب شفاف‌تر!
از مهمترین ویژگی‌هایی که این فناوری در آبزی‌پروری ایجاد کرد این بود که ضریب تبدیل غذایی به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کرد یعنی میزان خوراکی که به ماهی‌ها داده می‌شد بخش قابل توجهی از آن به گوشت تبدیل شد و از طرفی ضریب رشد قابل توجهی را ایجاد کردیم یعنی ماهی‌ها به سرعت به وزن رسیدند.
یکی دیگر از ویژگی‌های مثبتی که این فناوری در آبزی پروری ایجاد کرد موضوع "شفافیت آب" است. همانطور که می‌دانید در آبزی‌پروری، کدورت و ذرات معلق، خطرناک هستند اما با به‌کارگیری این فناوری، این چالش نیز برطرف شد.
در حوزه کشاورزی زمانی که اکسیژن آب آبیاری را با این فناوری بالا می‌برید باعث می‌شود که ریشه گیاه سالم‌تر باشد و تنفس گیاه به راحتی صورت بگیرد و ریشه سالم‌تر، جذب بهتر مواد مغذی را به دنبال دارد و هرچقدر این اتفاق، بهتر صورت بگیرد قطعاً هم به لحاظ کمی و هم کیفی می‌توانید محصول خود را ارتقا بدهید.
در این حوزه پروژه‌هایی در زمینه گلخانه‌های هیدروپونیک انجام دادیم؛ به عنوان مثال در محصولاتی مثل فلفل دلمه‌ای، گوجه و محصولات دیگر این فناوری به کار گرفته شده است و به طور متوسط 20 درصد بهره‌وری ایجاد کردیم که این برای محصولات مختلف، متفاوت است. یک محصولی 15 درصد رشد دارد اما یک محصول دیگر ممکن است تا 30 درصد افزایش تناژ تولید داشته باشد.
نانو حباب راهکاری برای احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها و حل چالش‌های زیست‌محیطی و احیای اکوسیستم‌های آبی
یکی دیگر از کاربردهای دیگر این فناوری، در احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها است در دریاچه‌های مخازن سرد که آب پشت سد است چون عمق زیادی بین 30 تا 60 متر و حتی بیشتر را داریم به مرور زمان با توجه به شرایطی که در جغرافیای منطقه‌ای وجود دارد یک لایه‌بندی حرارتی و نهایتاً یک تغذیه‌گرایی ایجاد می‌شود به این معنا که میزان جلبک افزایش پیدا می‌کند و زمانی که جلبک افزایش پیدا کند این جلبک‌ها در مرحله رشد خود، ترکیبات مُولد طعم و بو ایجاد می‌کنند که آب را آلوده می‌کند.
یکی از راهکارهای احیای دریاچه‌ها این است که لایه‌های زیرین را با این فناوری، تأمین اکسیژن کنید یعنی لایه‌های پایین‌تر در عمق 20 متری به مرور زمان که درحال تجربه شرایط بی‌هوازی هستند به شدت آلوده می‌شوند و میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی شرایط کیفی آب را آلوده می‌کنند.
معمولاً سالانه دو بار گردش فصلی داریم به این معنا که از دمای بالا به دمای پایین یا همان تغییرات هوای گرم به سرد و برعکس را داریم و این باعث می‌شود که "دانسیته" این دریاچه تغییر پیدا کند و آب مخلوط شود یعنی آب کف به سطح می‌آید و آب سطح به کف می‌رود؛ در اثر این اختلاط، آلودگی‌هایی که در لایه زیرین این دریاچه بودند در کل دریاچه سد پخش شده و همه جارو آلوده می‌کند. وقتی شما با این فناوری، اکسیژن لایه‌های زیرین را تأمین کنید بسیاری از مشکلات موجود برطرف خواهد شد.
چالش‌ها و مشکلات فناوری نانو حباب در ایران
باتوجه به اینکه فناوری نانو حباب یک فناوری جدید است و خیلی‌ها هنوز اسم این تکنولوژی را نشنیده‌اند و بسیاری از مدیران سازمان‌ها هنوز با آن آشنایی ندارند. ازطرفی بسیاری از امکانات موجود ما برای سال‌های گذشته است به عنوان مثال در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، روش هوادهی همان روشی است که از 30 سال پیش تعریف شده و امروز نیز در حال استفاده است.
زمانی که شما با یک فناوری جدید قرار است تغییراتی را در سیستم گذشته و روتین ایجاد کنید با چالش‌های زیادی روبه‌رو هستید و برای رسیدن به فاز اجرایی یک‌مقدار زمان بیشتری احتیاج خواهیم داشت. در بحث‌های محیطی زیستی، هم نهادهایی از جمله معاونت علمی و ستاد نانو بایستی این فناوری را معرفی کنند تا استقبال لازم این فناوری در کشور صورت بگیرد.
وضعیت ایران در حوزه فناوری نانو حباب در ایران
خاستگاه این تکنولوژی به کشور ژاپن و 20 سال پیش بازمی‌گردد یعنی ژاپنی‌ها در آن زمان به این تکنولوژی رسیدند و در صنایع استفاده کردند؛ با توجه به خروجی‌هایی که این تکنولوژی می‌تواند در صنایع مختلف ایجاد کند، رشد این فناوری در دنیا به‌سرعت پیش می‌رود؛ ما سه کشور داریم که به صورت واقعی در حال تولید نانو حباب هستند که شامل کشور ژاپن، ایران و آمریک است که دو شرکت مطرح آمریکایی در این حوزه در بسیاری از مناطق دنیا پروژه‌هایی را تعریف کردند.
در حوزه تصفیه فاضلاب و کاری که شرکت ما انجام داده است فعلاً در دنیا پیشگام هستیم و همچنین در تصفیه‌خانه آب نیز همینطور است یعنی آب از سد که وارد تصفیه‌خانه آب می‌شود یک مرحله "حذف جلبک" داریم که با این ظرفیت، فقط شرکت ما توانسته است به عنوان یک شرکت ایرانی این کار را انجام دهد.
تلف شدن پرندگان مهاجر در تالاب انزلی و نسبت آن با نانو حباب‌ها
در تالاب انزلی تلفات پرنده‌های مهاجر را داشتیم زمانی که علت را جستجو کردیم متوجه شدیم که در اثر شرایط بی‌هوازی و نبود اکسیژن در آن آب و سمومی از جمله "بوتولیسم" بوده است؛ به عنوان مثال در تالاب میانکاله چند سال گذشته، حجم عظیمی از پرنده‌ها تلف شدند که دلیل آن نیز نبود شرایط بی‌هوازی و نبود اکسیژن بوده است.
نمونه‌های موفق احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها در جهان
شرکت سولیتود آمریکا به صورت تخصصی در حوزه احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها فعالیت می‌کند که با دو شرکت "ناباس و مولی‌یر" آمریکا دو پروژه موفق انجام دادند و خروجی‌های آن به این شکل بوده است که توانستند فسفر، نیتروژن و کلروفیل آ را به طور قابل توجهی با استفاده از این فناوری کاهش دهند.
چند شرکت مطرح در ژاپن وجود دارد که یکی از آنها "آنزایی کانتتسو" است که در بحث احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها فعالیت کردند و نتایج موفقی را ارائه دادند.
مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان "فراسامانه‌سازان نیک‌اندیش": نانو حباب‌ها ناجی کشاورزی در بحران کم‌آبی؛ 25 درصد صرفه جویی در آب، 85 درصد کاهش سموم و قارچ‌کش!
مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان "فراسامانه‌سازان نیک‌اندیش" (فراسازان) فعال در حوزه نانو حباب‌ها در گفتوگو با خبرنگار تسنیم اظهار کرد: این شرکت یک سال و نیم پیش دانش‌بنیان شده و دارای تأییدیه ارتباط با ستاد نانو است. این شرکت دانش‌بنیان، صاحب تکنولوژی نانو حباب است که به روش‌های مختلف تولید می‌شود و کاربردهای آن در حوزه‌های کشاورزی، آبزی‌پروری و تصفیه فاضلاب است.
مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان با اشاره به معضل کم‌آبی در ایران، اظهار کرد: با توجه به کمبود آب در ایران، هر 3 زمینه کاری کشاورزی، آبزی‌پروری و تصفیه فاضلاب مهم است. در چنین شرایطی، ارتقای کیفیت آب، تنها راهکار برای غلبه بر کم‌آبی خواهد بود. برای بهبود کیفیت آب، لازم است نقش و کارکرد آب در هر یک از بخش‌های کشاورزی، آبزی‌پروری و تصفیه فاضلاب به‌طور دقیق مورد بررسی قرار گیرد.
نانو حباب‌ها ناجی کشاورزی در بحران کم‌آبی؛ 25 درصد صرفه جویی در آب، 85 درصد کاهش سموم و قارچ‌کش!
به گفته وی، آب در کشاورزی علاوه بر نقش حیاتی آبرسانی به گیاه، وظیفه مهم حمل مواد مغذی را نیز برعهده دارد. اما برای اینکه این مواد توسط گیاه جذب شوند، نیاز به قابلیت جذب دارند. اکسیژن محلول در آب می‌تواند این قابلیت را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
وی در ادامه بیان کرد: تنها راه ماندگاری اکسیژن محلول در آب، تبدیل آن به نانو حباب است. با استفاده از این روش، اکسیژن‌رسانی به ریشه گیاه به طور موثری انجام می‌شود که منجر به فواید متعددی می‌شود که شامل موارد ذیل است:
- کاهش 25 درصدی مصرف آب: نانو حباب‌ها با افزایش کارایی جذب آب توسط گیاه، نیاز به آبیاری را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند.
- کاهش مصرف سموم و قارچ‌کش‌ها: اکسیژن‌رسانی به ریشه، گیاه را در برابر بیماری‌های قارچی مانند پیتیوم مقاوم‌تر می‌کند و نیاز به استفاده از سموم و قارچ‌کش‌ها را تا 85 درصد کاهش می‌دهد.
- افزایش قدرت جذب کلسیم: نانو حباب‌ها به جذب بهتر کلسیم توسط گیاه کمک می‌کنند که این امر منجر به تقویت دیواره سلولی و افزایش ماندگاری محصول و میوه می‌شود.
وی در ادامه به مزایای دیگر استفاده از سیستم‌های نانو حباب در کشاورزی اشاره کرد.
- احیای کود: پساب‌های گلخانه‌ها حاوی مقادیر قابل توجهی کود هستند که با تصفیه و استفاده مجدد از آنها، می‌توان این کودها را احیا کرد و از هدر رفتن آنها جلوگیری کرد. این امر در شرایطی که قیمت کود به طور چشمگیری افزایش یافته، می‌تواند به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های کشاورزان منجر شود.
- کاهش گرفتگی نازل‌ها: در سیستم‌های آبرسانی موضوع گرفتگی نازل‌ها را داریم که نانو حباب‌ها کمک می‌کند تا گرفتگی نازل‌ها کمتر شود بنابراین عملاً به اقتصاد کشاورزی کمک کردیم.
کاربردهای نانو حباب در صنعت آبزی‌پروری
مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان در ادامه به کاربرد نانو حباب در صنعت آبزی‌پروری و مزایای آن اشاره کرد:
افزایش تراکم: تراکم ماهی در استخرهای پرورش به طور طبیعی در حدود 10 کیلوگرم در مترمکعب است. با استفاده از سیستم‌های نوین مانند نانو حباب، می‌توان این تراکم را به طور قابل توجهی افزایش داد و به تبع آن، تولید و سودآوری را نیز ارتقا داد اما این امر مستلزم سرمایه‌گذاری اولیه قابل توجهی است که بایستی توسط دولت انجام شود یا حداقل درصد سود وام‌ها به نوعی باشد که برای کشاورز بیارزد تا این سرمایه‌گذاری اولیه را انجام دهد.
کاهش ضریب تبدیل غذایی: نانو حباب‌ها با بهبود هضم و جذب غذا توسط ماهی، ضریب تبدیل غذایی را بهبود می‌دهند به این معنی که غذای کمتری می‌دهیم و بار بیشتری می‌گیریم.
کاهش بوی نامطبوع: نانو حباب‌ها با اکسیژن‌رسانی به آب، بوی نامطبوع را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند.
افزایش کیفیت پروتئین: نانو حباب‌ها کیفیت پروتئین تولیدی را افزایش می‌دهند و به کنترل و کاهش پاتوژن‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها در آب کمک می‌کند.
از صفر تا صد پاکسازی تالاب‌ها با نانو حباب‌ها
وی گفت: در بحث پاکسازی تالاب‌ها، موضوعی به نام آلجی‌ها مطرح می‌شود که این اصطلاح به خزه‌ها و جلبک‌ها اشاره دارد. در روزهای آفتابی، خزه‌ها و جلبک‌ها نور خورشید را جذب کرده و اکسیژن تولید می‌کنند اما در روزهای بدون آفتاب، این موجودات خود به مصرف‌کننده اکسیژن تبدیل می‌شوند و سطح اکسیژن آب کاهش می‌یابد و آب تیره می‌شود. این شرایط، زمینه‌ساز رشد بی‌هوازی‌ها می‌شود؛ بی‌هوازی‌ها همان جلبک‌های سبزی هستند که در حاشیه تالاب‌ها و برکه‌ها مشاهده می‌شوند و عملاً باعث تبدیل تالاب به گنداب می‌شوند. اکسیژن‌دهی به آب می‌تواند راه حلی برای رفع این مشکل باشد.
وی گفت: روش‌های مختلفی برای اکسیژن‌دهی به آب در گذشته وجود داشته است. این روش‌ها بیشتر در آبزی‌پروری کاربرد داشته‌اند تا در کشاورزی. از جمله این روش‌ها می‌توان به پدل‌ویل، اسپلش و روش‌های دیگر اشاره کرد.
یک تالاب قبل از به‌کارگیری فناوری نانو حباب
تالاب بعد از به‌کارگیری فناوری نانو حباب
مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان گفت: مشکل اصلی روش‌های سنتی اکسیژن‌دهی، ناپایداری اکسیژن در آب است. به دلیل اینکه اکسیژن در این روش‌ها به صورت میکروحباب یا حباب به آب اضافه می‌شود، بعد از چند لحظه از آب خارج شده و اثرات آن از بین می‌رود. در مقابل روش‌های سنتی، روش نانو حباب این مزیت را دارد که اکسیژن را به طور طولانی‌مدت در آب حفظ می‌کند.
وی ادامه داد: ما از چندین سیستم اکسیژن‌دهی به صورت بچ و این‌لاین استفاده می‌کنیم که این سیستم‌ها با استفاده از ذرات ریز اکسیژن، آن را به طور ماندگار در آب حفظ می‌کنند. موفقیت این سیستم‌ها در ماندگاری اکسیژن، به دلیل ریز بودن ذرات است. این ذرات ریز به دلیل خاصیت انتشار در آب، به راحتی در تمام لایه‌های آب، حتی لایه‌های زیرین نفوذ می‌کنند.
مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان ادامه داد: در روش‌های سنتی اکسیژن‌دهی، ذرات اکسیژن به دلیل سبک‌تر بودن از آب، به سطح آب می‌آیند و به لایه‌های زیرین نمی‌رسند. این امر باعث می‌شود که لجن در کف تالاب‌ها، استخرها و منبع آب انباشته شود. سیستم‌های اکسیژن‌دهی ما با رساندن اکسیژن به کف تالاب‌ها و استخرها، از تشکیل لجن جلوگیری می‌کنند.
وی گفت: استفاده از نانو حباب در تصفیه فاضلاب، مزایای قابل توجهی در جدا کردن روغن و ذرات معلق از آب به ارمغان می‌آورد. با استفاده از این فناوری، می‌توان ذرات ریز را به طور موثرتری جذب کرد و کیفیت آب خروجی را به طور قابل‌توجهی افزایش داد.
تصفیه فاضلاب 4 برابر سریع‌تر، 4 برابر پاک‌تر!
مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان گفت: یکی از چالش‌های متداول در تصفیه فاضلاب، "زمان ماند" طولانی در استخرهای تصفیه است. این فرآیند به طور معمول به حداقل 8 ساعت زمان نیاز دارد تا میکروارگانیسم‌های افزوده شده به آب، مواد زائد را تجزیه کنند.
وی ادامه داد: با افزایش سطح اکسیژن محلول در آب می‌توان زمان تصفیه فاضلاب را به طور قابل توجهی کاهش داد. در حال حاضر، این فرآیند به طور معمول به 8 ساعت زمان نیاز دارد. اما با استفاده از این روش، می‌توان این زمان را به کمی بیش از 2 ساعت کاهش داد.
چرا کشاورزان و آبزی‌پروران ایرانی از نانو حباب بی‌خبرند؟
وی در پاسخ به سوالی درباره لزوم فرهنگ‌سازی و ترویج در موضوع تکنولوژی نانو حباب‌ها و کاربردهای حیاتی آن در ایران گفت: متأسفانه، بیش از 2 سال است که ترویج این فناوری در بخش‌های کشاورزی و آبزی‌پروری به طور خودجوش و بدون حمایت کافی از سوی نهادهای ذیربط توسط خودمان انجام می‌شود و ما با هزینه شخصی اقدام به برگزاری همایش‌ها و کارگاه‌های آموزشی برای معرفی نانو حباب و کاربردهای آن به کشاورزان و آبزی‌پروران کرده‌ایم.
نانو حباب، گمشده‌ای در کشاورزی و آبزی‌پروری ایران و نیازمند حمایت و ترویج
وی خاطرنشان کرد: این موضوع در حوزه‌های مختلف کشاورزی و آبزی‌پروری نیاز به حمایت دارد. در بحث آبزی پروری و کشاورزی متأسفانه تا به امروز بیش از 2 سال است که کار ترویج آن را خودمان انجام می‌دهیم که تا جایی که توانش را داشته باشیم انجام می‌دهیم. ما همایشی را در یکی از استان‌ها برگزار کردیم و از آبزی پروران دعوت کردیم تا توضیح بدهیم نانو حباب به چه درد می‌خورد؟ این نکته مهمی است. البته ما نباید این کار را انجام می‌دادیم اما با جیب خودمان انجام می‌دهیم و وظیفه وزارت جهاد کشاورزی است. وظیفه اصلی ترویج و توسعه فناوری نانو حباب بر عهده وزارت جهاد کشاورزی است.
معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و ستاد توسعه فناوری نانو، یاری‌گر وزارت جهاد کشاورزی در معرفی شرکت‌های معتبر نانو حباب
مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان گفت: کشاورزان و آبزی‌پروران برای کسب اطلاعات در خصوص فناوری نانو حباب و کاربردهای آن، باید به وزارت جهاد کشاورزی مراجعه کنند. این وزارتخانه موظف است با معرفی شرکت‌های دانش‌بنیان و فناور که در زمینه نانو حباب فعالیت می‌کنند، به کشاورزان و آبزی‌پروران در انتخاب و استفاده از این فناوری یاری برساند.
وی ادامه داد: معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و ستاد توسعه فناوری نانو، پس از بررسی و ارزیابی شرکت‌های فعال در حوزه نانو حباب، به آن‌هایی که واجد شرایط باشند، تأییدیه‌های لازم را اعطا می‌کنند. وزارت جهاد کشاورزی باید با استناد به این تأییدیه‌ها، شرکت‌های معتبر و کارآمد را به کشاورزان و آبزی‌پروران معرفی کند.
چرا فقط یک‌هزارم مزارع آبزی‌پروری ایران از نانو حباب استفاده می‌کنند؟!
وی تصریح کرد: به گفته اعضای ستاد نانو، در حال حاضر تنها یک هزارم از مزارع آبزی‌پروری از سیستم‌های نانو حباب استفاده می‌کنند، که این میزان در مقایسه با پتانسیل هزار برابری این سیستم‌ها بسیار ناچیز است. برای دستیابی به این پتانسیل، نیاز به حمایت مالی اولیه، چه از طریق سرمایه‌گذاری و چه از طریق کمک‌های دولتی، وجود دارد. سرمایه‌گذاری در سیستم‌های نانو حباب نه تنها هزینه‌ای برای دولت محسوب نمی‌شود، بلکه منافع متعددی برای دولت و آبزی‌پروران به همراه دارد.
وی تأکید کرد: با بهینه‌سازی مصرف آب در آبزی‌پروری، می‌توان شاهد مزایای متعددی برای دولت و آبزی‌پروران بود. به عنوان مثال، اگر یک مزرعه آبزی‌پروری که قبلاً با 20 لیتر آب در ثانیه کار می‌کرده است، با اعمال مدیریت صحیح، مصرف آب خود را به 10 لیتر در ثانیه کاهش دهد و در عین حال 35 درصد تراکم پرورش را افزایش دهد، شاهد نتایج زیر خواهیم بود:
کاهش مصرف آب: مصرف آب کاهش می‌یابد که به نفع منابع آبی کشور و حفظ محیط زیست خواهد بود.
افزایش سود آبزی‌پرور: با افزایش تراکم پرورش، میزان سود آبزی‌پرور افزایش می‌یابد.
صرفه‌جویی در هزینه‌های دولت: با کاهش مصرف آب، دولت در هزینه‌های خود صرفه‌جویی خواهد کرد.
در پایان باید بگوییم که فناوری نانو حباب به عنوان یک تکنولوژی جدید در دنیا مطرح است که کشورهای انگشت‌شماری از جمله ایران به این فناوری دست پیدا کردهاند. هنوز بسیاری از سازمان‌ها و ارگان‌ها در ایران با مفهوم فناوری نانو حباب آشنا نیستند و لزوم هم‌افزایی نهادهای مختلف علمی و دولتی کشور در این فناوری به شدت احساس می‌شود.
ستاد نانو به عنوان پرچمدار حمایت از این فناوری در کشور تلاش زیادی برای فرهنگ‌سازی و ترویج و آشنایی مردم و نهادهای دولتی با این فناوری و کاربردهای آن کردهاند که لازم است این حمایت‌ها همچنان با قوت بیشتری ادامه پیدا کند.
فناوری نانو حباب در زمینه‌های مختلف کشاورزی، کشاروزی گلخانه‌ای، شیلات، محیط زیست و تصفیه فاضلاب‌ها و تالاب‌ها و ده‌ها موارد حیاتی دیگر کاربرد دارد که اگر به سرعت این فناوری در ایران همه‌گیر شود شاهد رشد فزاینده‌ای در تولید محصولات کشاورزی و سامان‌دهی بسیاری از مشکلات زیست‌محیطی خواهیم بود.
انتهای پیام/
