فناوری‌های پاکی که در آلودگی هوا ناپدید می‌شوند

 به گزارش پایگاه خبری«عصرخودرو» به نقل از ایسنا، هوا یکی از پنج عنصر ضروری برای ادامه حیات انسان است. هر فرد روزانه حدود 22 هزار بار تنفس می‌کند و تقریبا به 15 کیلوگرم هوا در روز نیاز دارد و این نیاز به حدی است که معمولا انسان می‌تواند به مدت 5 هفته بدون غذا و به مدت 5 روز بدون آب زنده بماند؛ ولی نمی‌تواند بدون هوا حتی 5 دقیقه زنده بماند. اگر چه هوا در سطح زمین به فراوانی موجود و قابل دسترس است؛ اما به دلیل توسعه شهری و صنعتی هوای امروز شهرها حاوی مقادیر زیادی ناخالصی است.

بر اساس اعلام شرکت کنترل کیفیت هوای تهران در روز شنبه، 9 آذر با شرایط جوی پایدار و انباشت آلاینده‌ها، کیفیت هوای پایتخت ناسالم پیش‌بینی می‌شود. بر اساس اعلام این شرکت، کیفیت هوای 24 ساعت گذشته پایتخت با شاخص میانگین 143 در شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس قرار داشته و بعد از وزش باد، هم‌اکنون با شاخص میانگین 107 همچنان در شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس است.

در چنین شرایطی است که مسؤولان یادی از فناوری‌های پاکی می‌کنند که در طول سال با بی‌مهری مواجه می‌شوند. این فناوری‌ها علاوه بر آنکه می‌توانند مشکل آلودگی سوخت دیزلی را از بین ببرند، از خروج گازهای سمی از اگزوز خودروها کاهش می‌دهد. نمونه‌های این فناوری‌ها به این شرح است: 

سوخت‌های پاک برای موتورهای دیزلی

پژوهشگران پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی و دانشگاه محقق اردبیلی در تحقیقات خود موفق به توسعه ترکیبی از آب، سوخت دیزلی و نانوذرات شدند که استفاده از آن به‌عنوان سوخت موتورهای دیزلی، آلایندگی این موتورها را کاهش می‌دهد.

یکی از بزرگترین چالش‌های بخش حمل‌ و نقل، رعایت استانداردها و قوانین سخت‌گیرانه مربوط به انتشار گازهای آلاینده است که به ‌منظور حفاظت از محیط‌ زیست وضع شده‌اند؛ چراکه صنعت حمل‌ونقل مسؤول تولید بیش از 25 درصد گازهای گلخانه‌ای در جهان است.

دکتر میثم طباطبائی با بیان اینکه احتراق سوخت حاوی نانوذرات اکسید سریم موجب کاهش قابل‌ توجه گازهای آلاینده می‌شود، یادآور شد: از دیدگاه سازوکار، حضور نانوذرات سریم اکسید در ترکیب سوخت موجب کاهش تشکیل رسوبات ترکیبات کربنی بر روی جداره سیلندر شده که این موضوع کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک را در پی دارد.

این عملکرد کاتالیستی سریم اکسید، موجب کاهش تأخیر در اشتعال می‌شود؛ از این رو احتراق به ‌صورت کامل‌تری انجام خواهد شد و گازهای آلاینده کاهش می‌یابد.

این محقق با بیان اینکه در تحقیق حاضر نقش همزمان آب و نانوذرات سریم اکسید در ترکیب سوختی دیزل/بیودیزل مورد ارزیابی قرار گرفت، خاطر نشان کرد: برای این منظور سوخت دیزل/بیودیزل حاوی درصدهای مختلف وزنی 3، 5 و 7 درصد آب و همچنین 90 ppm نانوذرات سریم اکسید تهیه شده و عملکرد آن هم از منظر بازدهی و هم از منظر آلایندگی مورد مطالعه قرار گرفت.

به گفته وی، بر اساس نتایج به ‌دست‌آمده، ترکیب سوختی حاوی 3 درصد آب و 90 ppm نانوذرات سریم اکسید هم از لحاظ بازدهی و هم از لحاظ آلایندگی در بهینه‌ترین شرایط قرار دارد.

علاوه بر آن پژوهشگران پارک فناوری پردیس، نانو افزودنی برای موتورهای دیزلی ارائه کرده‌اند که به گفته آنها قادر به کاهش 70 درصدی آلاینده‌های سوخت دیزل خواهد شد؛ ضمن آن که قابل استفاده برای سوخت‌هایی با مقادیر زیادی گوگرد است.

محمدصادق اسماعیلی، مجری طرح با بیان اینکه این نانو افزودنی با بهبود فرآیند احتراق در موتور، موجب کاهش مصرف سوخت در موتورهای دیزلی خواهد شد، ادامه داد: سرعت واکنش در موتورهای دیزلی بسیار آهسته است و این محصول از طریق افزایش میزان اکسیژن،‌ سرعت واکنش را افزایش می‌دهد و از این طریق سوخت بهتر می‌سوزد.

استفاده از این افزودنی موجب کاهش مصرف دیزل می‌شود، به گونه‌ای که بسته به نوع موتور دیزل و سوختی که استفاده می‌شود، بین 5 تا 20 درصد مصرف دیزل را کاهش می‌دهد. این محصول قادر است کلیه آلاینده‌های سوخت دیزل را به نسبت‌های مختلف تا 70 درصد کاهش دهد.

یکی از موضوعات مطرح در این زمینه ذرات کمتر از 2.5 میکرون است که شامل "دوده" می‌شود و با مصرف این افزودنی در خودروهای دیزلی، تا 25 درصد باعث کاهش این ذرات خواهد شد.

این محصول در کلیه خودروهای دیزلی،‌ صنایع حمل و نقل و کشتیرانی، نیروگاه‌های برق، راه‌آهن و هرجا که سوخت دیزلی استفاده می‌شود، قابل مصرف است. استفاده از این افزودنی موجب کاهش هیدروکربن‌های نسوخته (HC) به میزان 70 درصد، دی اکسید کربن (CO2) به میزان 25 درصد و دوده تا 25 درصد خواهد شد.

تولید پاک‌ترین بنزین با عدد اکتان 100 از پسماندهای پالایشگاهی

محققان یکی از شرکت‌های مستقر در پارک علم و فناوری خراسان شمالی با استفاده از پسماندهای پالایشگاه‌ها و راکتور ممبرین‌ها به پاک‌ترین بنزین با عدد اکتان 100 دست یافتند.

دکتر حمیدرضا برقی، مجری طرح در این باره گفت: ایزواکتان تولیدشده از پرزهای موجود در ممبرین عبور کرده و خالص‌سازی می‌شود و سوخت را به پایه خلوص بنزین تا 96 درصد می‌رساند.

برقی، سوخت تولیدشده را فاقد بو دانست و گفت: سوخت‌های رایج از دو منبع تهیه می‌شود؛ یک منبع آن پالایشگاهی است که از تقطیر نفت به دست می‌آید و دیگری بنزین‌های پتروشیمی هستند که بدترین نوع بنزین‌ها به شمار می‌روند؛‌ چراکه به دلیل عدم انجام فرآیند جداسازی، حاوی ترکیبی از همه مواد سمی و آروماتیک است، از این رو عدد اکتان پایینی دارد.

این محقق تاکید کرد: با توجه به اینکه خودروسازان کشور تمایلی به سازگاری خودروهای تولیدی خود با سوخت‌های یورو 5 و 4 ندارند؛ از این رو پیشنهاد می‌شود از سوخت‌هایی استفاده شود که عدد اکتان بالاتری دارند تا حداقل آلایندگی را ایجاد کند.

ماسک‌هایی برای تنفس امن

ماسک‌های نانویی یکی از این محصولات است که با استفاده از نانوالیاف تولید می‌شوند، این محصول شامل ماسک‌های ویژه کودکان، ماسک نانویی صنعتی و ماسک نانویی ویژه بزرگسالان است که امکان تنفس امن را به افراد در شرایط آلودگی هوای تهران و ریزگردها می‌دهد.

ماسک‌های نانویی ویژه در بخش پزشکی از دیگر محصولات دانش‌بنیان است که توسط یکی از شرکت‌های فعال در حوزه نانو تولید و به بازار عرضه شده است. این ماسک‌های نانویی قادر هستند ذرات آلاینده را حتی در مقیاس‌های نانومتری جذب کنند.

این ماسک حاوی یک لایه اسپان باند پلی‌پروپیلن به عنوان لایه محافظ داخلی برای ایجاد حس راحتی پوشش، یک لایه نانوالیاف پوشش داده شده روی لایه اسپان باند به عنوان فیلتر ذرات نانومتری و یک لایه "ملت‌بلون" به عنوان لایه فیلتر برای ذرات میکرونی است.

نانوماسک‌های تولید شده همچنین قادر به جلوگیری از ورود عوامل بیماری‌زا چون باکتری‌ها و ویروس‌ها و ورود دیگر عوامل مضر و آلرژی‌زا به مجرای تنفسی هستند؛ از این رو استفاده از این محصولات برای بیماران خاص پیوندی، سرطانی، تالاسمی و دیگر افراد در محیط‌های پر رفت‌وآمد به‌ویژه کودکان و زنان باردار به منظور جلوگیری از ابتلا به سرماخوردگی و دیگر بیماری‌های واگیردار تنفسی بسیار مفید خواهد بود.

کاتالیست‌های نانویی برای تامین هوای پاک

احتراق ناقص و ناخالصی‌های موجود در سوخت و هوا از جمله عوامل آلوده کننده هوا در فصول سرد سال به شمار می‌رود. در حالت ایده‌آل باید سیستم احتراق به گونه‌ای طراحی شود که آلاینده‌های بسیار کمی تولید کند و این امر با بهره‌مندی از فناوری‌های موجود غیرممکن است.

برای رفع این مشکل، یکی از شرکت‌های صنعتی "مبدل‌های کاتالیستی مبتنی بر فناوری نانو"به صورت سه منظوره تولید کرده است. این مبدل می‌تواند تصفیه سه گاز NOx (اکسید نیتروژن)، HC (هیدروکربن) و CO (مونواکسید کربن) را انجام دهد.

پالایش گازهای حاصل از احتراق موتورهای بنزینی یکی از قابلیت‌های این محصول است، به گونه‌ای که گازهای سمی و آلاینده حاصل از احتراق را به گازهای بی‌خطر تبدیل می‌کند. استفاده از این قطعه در خودروها و وسایل نقلیه در چند دهه اخیر الزامی شده است.

تولید نانو کاتالیست که قادر است آلاینده‌های خروجی از اگزوز خودرو را به حداقل برساند، از دیگر محصولات محققان کشور است. این کاتالیست‌های نانویی برای هر خودرو بسته به نوع آن، بنزین‌سوز یا گازسوز بودن و فناوری موتور آنها متفاوت است.

در واقع بخش تحقیق و توسعه‌ این شرکت مطابق شرایط هر خودرو فرمولاسیونی منطبق با شرایط استاندارد برای تولید کاتالیست نانویی درنظر گرفته است.

فیلترهای نانویی خودرو نیز برای بهبود کیفیت‌ هوا از دیگر محصولات تولیدی محققان کشور است. این فیلترهای هوای حاوی نانوالیاف الکتروریسی شده است که نسبت به فیلترهای معمولی آلودگی‌های محیط زیست را به‌صورت چشمگیری کاهش می‌دهند.

این فیلتر ذراتی را که از فیلترهای معمولی عبور می‌کند، به دام انداخته و هوای پاک‌تری را وارد محفظه احتراق سوخت خودرو می‌کند.

یکی دیگر از شرکت‌های فناور از دیگر تولیدکنندگان فیلتر هوای خودرو است که با استفاده از فناوری نانو، فیلتر هوای خودروهای سواری را به تولید انبوه رسانده است. این فیلترهای نانویی به دلیل داشتن لایه نانوالیاف روی سطوح خود، ذرات آلاینده ریز موجود در هوا را به دام انداخته و هوا را به‌طور کامل تصفیه ‌می‌کند.

در صورت استفاده از این فیلترها می‌توان آلودگی هوا را تا 20 درصد و میزان مصرف بنزین را تا 15 درصد کاهش داد.

بر اساس آمارها بیش از 78 درصد آلودگی هوا مربوط به خودروهای دیزلی است؛ از این رو محققان یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان نوعی نانوافزودنی به بازار عرضه کرده که می‌تواند آلایندگی خودروهای دیزلی را به شدت کاهش دهد. با توجه به سهم بالای آلودگی هوا توسط موتورهای دیزلی، این محصول می‌تواند گامی در مسیر بهبود هوا باشد.

فناوری‌های پاکی که مورد استقبال قرار نگرفتند

محققان یکی از شرکت‌های فناور موفق به تولید موتور سیکلت و خودروهای الکتریکی و پاک شده‌اند؛ ولی به گفته آنها صنایع خودروساز استقبالی از کاربردی کردن فناوری‌های کسب‌شده نکرده‌اند.

سیامک حجت، مجری طرح با اشاره به توانمندی این شرکت در تولید موتور سیکلت‌های هیبریدی گفت: این موتور سیکلت‌ها سه سوخت هستند که شامل بنزین، ‌گاز CNG و انرژی الکتریکی و در کلاس شهری تولید شده‌اند و می‌توانند جایگزین موتور سیکلت‌های سنتی موجود در کشور شوند.

سیستم رانش و قدرت محرکه این موتور با سیستم برق است و سوخت فسیلی این محصول در حرکت این موتور هیبریدی تاثیری ندارد، بلکه در شارژ باتری موثر است. شتاب صفر تا 100 آن نزدیک به 6 ثانیه صورت می‌گیرد.

طراحی و ساخت خودروهای الکتریکی از دیگر زمینه‌های تحقیقاتی این شرکت است و از 6 سال قبل مجوز تولید خودروهای الکتریکی را از وزارت صنعت، معدن و تجارت دریافت کرده است و تاکنون موفق به تولید 400 دستگاه خودروی الکتریکی شده‌اند.

وی در خصوص محدودیت‌های کاربردی شدن وسیع این خودروها در کشور گفت: کشور محدودیتی از لحاظ فنی برای تولید این خودروها ندارد، ولی متاسفانه صنعت خودروسازی ما صنعت بسته‌ای است و امکان تولید انبوه این خودروهای پاک را به شرکت‌های فعال در این زمینه نمی‌دهند. در جلساتی که با این شرکت‌ها داشتیم، استقبال خوبی از توسعه این فناوری‌ها دارند؛ ولی در عمل خروجی قابل قبولی از آنها مشاهده نمی‌شود.

مجری طرح تصریح کرد: از سوی دیگر شرکت‌های خودروساز داخلی در زمینه تولید خودروهای الکتریکی و هیبریدی ضعیف عمل کردند؛ چراکه این صنعت عمدتا در کشور مونتاژ است و در این زمینه با دنیا فاصله داریم.