تصفیه هوای آلوده با نانولوله‌ها؛ پایان کار فیلترهای سنتی نزدیک است؟

دانشمندان لهستانی با ساخت نانولوله‌هایی از جنس تیتانیوم که با نور فعال می‌شوند، توانسته‌اند هوای آلوده را از ویروس‌ها و ترکیبات شیمیایی پاک کنند.

به گزارش قطره، دانشمندان دانشگاه گدانسک موفق به توسعه فناوری نوینی برای تصفیه هوا از ترکیبات آلی فرّار، آلاینده‌های غیرآلی و ویروس‌ها شده‌اند. این فناوری که مبتنی بر نانولوله‌های اکسید تیتانیوم (TiO₂) اصلاح‌شده با نانوذرات فلزی است، با تابش نور UVA فعال می‌شود و آلاینده‌ها را به‌طور کامل تجزیه می‌کند. اختراع یادشده هم‌اکنون تحت حفاظت پتنت قرار دارد و گام‌هایی برای تولید صنعتی آن آغاز شده است.

پژوهشگران دانشگاه گدانسک (University of Gdańsk) در لهستان، با همکاری دانشگاه یاگیلونیا و یک شرکت صنعتی، موفق به طراحی و ثبت اختراع این فناوری شده‌اند که قادر است هوا را از ترکیبات آلی فرّار، آلاینده‌های غیرآلی، میکروارگانیسم‌ها و حتی ویروس‌ها پاکسازی کند.

بر اساس اعلام ماگدالنا نیتچویا-گونیشوسکا (Magdalena Nieczuja-Goniszewska)، سخنگوی این دانشگاه، این فناوری مبتنی بر نانولوله‌های اصلاح‌شده اکسید تیتانیوم (TiO₂) است که در اثر تابش دیودهای نور UVA فعال می‌شوند و واکنش‌های شیمیاییِ قدرتمندی را برای تخریب آلاینده‌ها به راه می‌اندازند.

پایه علمی این اختراع، فرآیند فتوکاتالیز (Photocatalysis) است؛ واکنشی که با تحریک نوری کاتالیزورهایی خاص، ازجمله TiO₂، باعث تولید رادیکال‌های فعال اکسیژن همچون رادیکال‌های هیدروکسیل می‌شود. این گونه‌های فعال، ترکیبات آلی و غیرآلی را تجزیه کرده و به دی‌اکسیدکربن و آب، یعنی ترکیباتی بی‌خطر، تبدیل می‌کنند.

نکته برجسته در فناوری دانشگاه گدانسک، تفاوت بنیادی آن با فیلترهای سنتی نظیر HEPA است؛ در حالی‌که فیلترهای معمول آلاینده‌ها را تنها به دام می‌اندازند، این فناوری آن‌ها را کاملاً تجزیه و نابود می‌کند. این عملکرد شامل ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها نیز می‌شود.

به گفته پروفسور آدریانا زالسکا-مدینسکا (Adriana Zaleska-Medynska)، سرپرست تیم تحقیقاتی، این نانولوله‌های TiO₂ با استفاده از نانوذرات نقره و مس به روش الکتروشیمیایی ساده و با قابلیت استفاده مکرر از مواد اولیه تولید شده‌اند. مزیت دیگر این روش، قابلیت مقیاس‌پذیری بالا برای تولید انبوه است.

وی افزود: «این فناوری می‌تواند کیفیت هوای داخلی را در فضاهایی که افراد زیادی به‌صورت هم‌زمان حضور دارند، مانند مدارس، بیمارستان‌ها و دفاتر کار، به‌طرز چشم‌گیری بهبود دهد. همچنین از ورود آلاینده‌های شیمیایی بیرونی به محیط‌های داخلی از طریق پنجره‌ها و سیستم‌های تهویه جلوگیری می‌کند.»

از دیگر کاربردهای آتی این فناوری می‌توان به سطوح خودپاک‌شونده مانند نمای ساختمان‌ها اشاره کرد که با تابش نور خورشید، آلودگی‌های آلی را تجزیه می‌کنند.

نخستین نمونه‌ اولیه دستگاه تصفیه هوا با استفاده از این فناوری، توسط شرکت BEWI، تولیدکننده سازه‌های PVC و آلومینیومی، طراحی شده است. این دستگاه براساس ابعاد اتاق و میزان آلودگی، بهینه‌سازی شده و قادر است طیف وسیعی از ترکیبات مضر شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها را حذف کند.

در این پروژه علاوه بر تیم فنی دانشگاه گدانسک، پژوهشگرانی از دانشگاه یاگیلونیا و کارشناسان صنعتی از شرکت BEWI نیز مشارکت داشته‌اند.

این اختراع، هم‌اکنون با حمایت مالی مرکز ملی پژوهش و توسعه لهستان در حال گذر از مرحله پژوهش به توسعه صنعتی است. تلاش‌هایی برای تجاری‌سازی فناوری در جریان است و یک شریک تجاری، هم‌زمان بر بهینه‌سازی عملکرد، کاهش هزینه‌ها و گسترش دامنهٔ کاربرد آن کار می‌کند.