پاكسازی آب با چاقوی ارتش سوئیس
خراسان رضوی آلودگی فسفات در رودخانه ها، دریاچه ها و دیگر آبراهه ها به سطوح خطرناکی رسیده و سبب توده ای از جلبک هایی شده است که نتیجه آن محرومیت ماهی ها و گیاهان آبزی از اکسیژن خواهد بود. بنابراین کشاورزان در سرتاسر جهان با کاهش میزان ذخیره کودهای فسفاته که نیمی از مواد غذایی جهان را تأمین می کنند، موافقت کردند.
به نقل از یورکالرت، یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی دانشگاه نورث وسترن امریکا با الهام از خیلی از آب های مجاور شیکاگو، راهی برای زدودن و استفاده مکرر فسفات از آب های آلوده ایجاد کردند. محققان این تولید را به «چاقوی ارتش سوئیس» (یک نمانام برای نوعی چاقوی جیبیی چندکاره یا چندابزاره است که توسط ویکتورینوکس و ونگر تولید می شود) برای پاک سازی و حذف ترکیبات زیان بار آلودگی تشبیه می کنند چونکه غشاء خویش را برای جذب و انتشار سایر آلاینده ها تنظیم می کند.
فسفر، هم زیربنای سیستم غذایی جهان و هم زندگی روی زمین است. هر موجود زنده روی کره زمین به فسفر نیاز دارد. این عنصر در غشای سلول، داربست DNA و در اسکلت ما وجود دارد. باآنکه عناصر اصلی دیگری مانند اکسیژن و نیتروژن را میتوان در اتمسفر یافت اما فسفر هیچ مشابهی ندارد. بخش کوچکی از فسفر قابل استفاده از پوسته زمین حاصل می شود که هزاران یا حتی میلیونها سال به طول می انجامد تا در معرض هوا قرار بگیرد و معادن فسفر هم رو به اتمام است.
با عنایت به کمبود این منبع طبیعی تجدیدناپذیر، متاسفانه طنزآمیز است که خیلی از دریاچه های ما مبتلا به فرآیندی معروف به مردابی شدن (اوتریفیکاسیون) هستند، این امر هنگامی اتفاق می افتد که مقدار زیادی مواد مغذی به منبع طبیعی آب وارد شود. با جمع شدن فسفات و سایر مواد معدنی، پوشش گیاهی و جلبک های آب بیش از اندازه متراکم می شوند و اکسیژن آب را تخلیه می کنند و در نهایت زندگی آبزیان را از بین می برند.
استفانی ریبت، محقق ارشد این تحقیق اظهار داشت: «ما پیش از این، بیشتر از فسفات استفاده مجدد می کردیم. حالا ما فقط آنرا از زمین بیرون می کشیم، یک مرتبه استفاده می نماییم و بعد از استفاده آنرا به منابع آبی بازمی گردانیم. بنابراین، این یک مشکل آلودگی، پایداری و یک اقتصاد دورانی است.»
بوم شناسان و مهندسان به صورت سنتی روش هایی برای رفع نگرانی های فزاینده بهداشت عمومی و محیطی در مورد فسفات با حذف فسفات از منابع آب بوجود آورده اند. اخیرا تاکیدها از زدودن به سمت بازیافت فسفات تغییر یافته است.
وینایاک دراوید، محقق دیگر تحقیق اظهار داشت: «همیشه میتوان کارهای خاصی را در محیط آزمایشگاه انجام داد. اما وقتی صحبت از افزایش مقیاس بندی است، یک نمودار ون (Venn) وجود دارد، جایی که لازم است شما بتوانید این فناوری را مقیاس بندی کنید و می خواهید آن کارآمد و مقرون به صرفه باشد. از قبل اشتراکی در این سه مورد (کارآمد و مقرون به صرفه بودن و مقیاس بندی) وجود نداشت، اما به نظر می آید اسفنج ما سکویی است که همه این معیارها را دارد.»حذف و بازیابی غشای سبک فسفات (PEARL)، لایه متخلخل و انعطاف پذیر (مانند اسفنج، پارچه یا الیاف روکش دار) که به صورت انتخابی حداکثر تا ۹۹ درصد از یون های فسفات را از آب آلوده جدا می کند با نانو ساختارهایی که به فسفات متصل می شوند، پوشیده شده است که میتوان حذف و بازیابی غشای سبک فسفات را با کنترل pH تنظیم کرد تا مواد مغذی را جذب یا آزاد کند و با این روش امکان بازیافت فسفات و استفاده مجدد از غشاء در خیلی از چرخه ها فراهم می شود.
روش های فعلی برای حذف فسفات بر مبنای روش های پیچیده، طولانی و چند مرحله ای است. اغلب آنها حین حذف، فسفات را بازیابی نکرده و درنهایت مقدار زیادی زباله فیزیکی ایجاد می کنند. حذف و بازیابی غشای سبک فسفات (PEARL) یک فرایند ساده یک مرحله ای برای زدودن فسفات فراهم و آنرا به صورت موثر بازیابی می کند. همینطور قابل استفاده مجدد است و هیچ گونه زباله فیزیکی ایجاد نمی کند.
محققان با استفاده از نمونه هایی از ناحیه احیای آب شیکاگو، نظریه خویش را با پیچیدگی بیشتر از نمونه های آب واقعی آزمایش کردند.
دراوید اظهار داشت: «ما اغلب این مورد را «راه حل مقیاس نانو برای مساله قدرت انفجاری یک میلیارد» می نامیم. از بسیاری جهات فعل وانفعالات در مقیاس نانو که ما مطالعه می نماییم برای پاکسازی و حذف ترکیبات زیان بار سطح کلان تاثیراتی دارد.»
این گروه نشان داده است که روش مبتنی بر اسفنج در مقیاس ها، از میلی گرم تا کیلوگرم موثر است که نویدبخش در مقیاس گذاری حتی بیشتر است.
این تحقیق بر مبنای پیشرفت قبلی از همان گروه تحقیقاتی است. ویکاس ناندوانا، عضو گروه دراوید و یکی از محققان مطالعه حاضر اسفنج چند منظوره آبگریز اولئوفیلیک (OHM) را نام گذاری و از همان بستر اسفنجی بهره برد تا روغن حاصل از آلودگی روغن در آب را به صورت انتخابی حذف و بازیابی کند. با اصلاح پوشش مواد نانو در غشاء، گروه تحقیقاتی می خواهد بعدها از چارچوب مشابه «اتصال و اجرا» استفاده نماید تا به دنبال فلزات سنگین برود.
ریبت اضافه کرد: میتوان با استفاده از چندین ماده با پیوستگی متناسب، چندین آلاینده را یک باره برطرف کرد.
نتایج این تحقیق در مجله the National Academy of Science انتشار یافته است.
منبع: آبیاری
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب