حذف ردپای آنتی‌بیوتیک از منابع آب

شاید باورش سخت باشد آنتی‎ بیوتیک‎هایی که برای درمان بیماری‎ها استفاده می‌کنیم در چرخه طبیعت و همراه آب و خاک و محصولات کشاورزی می‌توانند دوباره به بدن ما برگردند و خطرساز شوند. این آلاینده‎ها در تمام کشور‌های دنیا مورد توجه هستند و روش‎های حذف آن‌ها از حوزه‎های تازه‎ای است که علوم مختلف را به هم پیوند می‎دهد. بر همین اساس یکی از محققان کشور موفق شده است با ارائه طرحی پژوهشی راهکاری برای تصفیه این آلاینده‎ها از آب پیشنهاد دهد. دکتر سمیه سهرابی‌شاهسواری، دانش‎آموخته مقطع دکتری مهندسی شیمی دانشگاه امیرکبیر در گفت‌‎و‎گو با جام‌جم از اهمیت اجرای این روش برای تصفیه آنتی‌‎بیوتیک آموکسی‌‎سیلین از آب شهری می‎‌گوید.

چیزی حدود ۸۰درصد آنتی‌‎بیوتیک‎ های مورد استفاده انسان به فاضلاب‎ها، آب‌های زیرزمینی، آب‌های سطحی و... بازمی‌گردد و در این جریان ممکن است زمین‎های کشاورزی که با آب‎های سطحی یا زیرزمینی آبیاری می‎شوند هم آلوده گردند. از سوی دیگر این مواد می‎تواند نوعی آلاینده برای محیط‌زیست به حساب بیاید و برای جانداران خطرساز شود و درنهایت تعادل محیط‌زیست را برهم بزند. به همین دلیل سازمان جهانی بهداشت درباره این آلاینده‎ها هشدار جدی داده است. دکتر سهرابی خطر این مواد برای انسان را این‌طور توضیح می‌دهد: پخش شدن آنتی‎بیوتیک‎ها در آب و محصولات غذایی باعث می‌شود اثرگذاری این دارو‌ها برای انسان‌ها کاهش پیدا کند.

فراگیرترین آلاینده آنتی‌بیوتیکی تهران

به گفته دکتر سهرابی، طبق تحقیقات انجام‌شده، بیشترین میزان آلایندگی آنتی‌‎بیوتیکی در تهران مربوط به آموکسی‌‎سیلین است که باعث برخی عفونت‎ها و بیماری‎های‌پوستی می‎شود و حتی ممکن است برای برخی حیوانات مثل ماهی‎ها هم مشکلات و بیماری‎هایی را ایجاد کند.

برای حذف این مواد سه روش کلی وجود دارد: روش فیزیکی یا جذب، روش زیستی و روش اکسیداسیون. دکتر سهرابی ضمن مقایسه این روش‎ها با یکدیگر می‎گوید: معمولا برای حذف آلاینده‌ها روش جذب رایج‎ترین روشی است که به کار می‎رود. در روش جذب ما آلاینده را از فاز مایع به فاز جامد منتقل می‎کنیم و آن ماده جامد را باید یا دفن یا در مکانی جمع‎آوری کنیم. سختی روش‎های زیستی هم این است که سرعت کمی دارند و برخی از آلاینده‎ها هم نسبت به این روش مقاوم هستند. به همین دلیل است که روش جذب و روش زیستی بازدهی قابل‌قبولی ندارند و ما تصمیم گرفتیم سراغ روش‎های اکسیداسیون پیشرفته برویم.

استفاده از روز‌های آفتابی

دکتر سهرابی راهکار پژوهشی خود برای حذف آلاینده‎ها از آب را این‎طور توضیح می‌دهد: از بین روش‎هایی که در این حوزه وجود دارد برای تجزیه آلاینده‎هایی که زیست‎تجزیه‎ناپذیر هستند از روش‎های فوتو‎کاتالیستی استفاده می‎کنیم. او درباره این روش می‎گوید: از آنجا که کشور ما در معرض تابش نور زیادی قرار دارد و این کاتالیست‎ها (موادی که سرعت واکنش شیمیایی را افزایش می‎دهند یا به افزایش بازده واکنش شیمیایی کمک می‎کند) با نور فعال می‎شوند. درواقع در این روش انرژی‌ای که برای تجزیه این آلاینده‎ها لازم است با نور تامین می‎شود.» وی می‎‌افزاید: اگر اکسیدکننده‎ای در کنار فوتوکاتالیست‎ها باشد بازدهی این فرآیند افزایش پیدا می‎کند بنابراین ما باید اکسیدکننده مناسبی را هم برای بهبود این فرآیند انتخاب می‌کردیم. در این مرحله ما از هیدروژن پر اکسید که از بقیه بازدهی بهتری داشت و دربرابر طیف وسیعی از آلاینده‌ها کاربرد داشت استفاده کردیم. البته نگهداری از هیدروژن پر اکسید الزامات خاصی دارد مثلا حتما باید در ظروف تیره قرار بگیرد، چون دربرابر نور تجزیه می‎شود. از سوی دیگر به‌دلیل این‌که مایع هست ممکن است برخی آلاینده‎ها را به خود جذب کند و خطراتی را به همراه داشته باشد. او راهکاری که برای حل این مسأله به کار برده است را این‌طور شرح می‌دهد: ما به دنبال روش‎هایی بودیم که بتوانیم اکسیدکننده را درون محیط تولید و از مشکلات نگهداری آن عبور کنیم. این شد که به سمت بیو‌فوتو‎کاتالیست رفتیم یعنی به کاتالیست جایگاه اثرگذاری یک عامل زیستی اضافه کردیم تا بتواند در محل، هیدروژن پراکسید تولید کند. این جایگاه اثرگذاری عامل زیستی، نوعی آنزیم به نام گلوکز اکسیداز است که می‎تواند در شرایط محیطی با بازه دمایی ۲۰ تا ۵۰ هیدروژن پراکسید تولید کند. دکتر سهرابی در پاسخ به این سؤال که آیا این پژوهش وارد مرحله اجرایی و کار عملیاتی هم شده یا خیر، می‎گوید: بله، همین روش را برای حذف باکتری از واحد خنک‎کننده نیروگاه برق (الستوم) طرشت که در زمینه تولید انرژی الکتریکی فعال است استفاده کردیم. به این ترتیب آنزیم در شرایط عملیاتی صنعتی و در سال ۱۴۰۰ آزمون خود را پس داده است.

چشم‎‌انداز‌ها برای تجاری‎ سازی و صادرات

تجاری کردن طرح‎های مهمی که در سلامت مردم نقش دارد، می‎تواند برای بسیاری از کشور‌ها الویت باشد.
دکتر سهرابی از برنامه‎های خود و دانشگاه امیرکبیر برای تجاری‎سازی طرح می‎گوید: ابتدا باید در چند نیروگاه دیگر این راهکار اجرایی شود و پس از آن بتوانیم در مراکز تصفیه آب شرب هم از آن استفاده کنیم. وی درخصوص امکان صادراتی این روش معتقد است کشور‌هایی مثل افغانستان و عراق که شاید تصفیه‎خانه‎های خوبی نداشته باشند از سیستم‎های قابل جابه‎جایی (پرتابل) که فضای زیادی را هم اشغال نمی‏کند، می‎توانند استفاده کنند. این سیستم‎ها در ابعاد سانتی‌متر و کمتر از یک متر طراحی می‌شوند و در صورت لزوم قابلیت طراحی‎ها بزرگ‌تر آن‌ها متناسب بانیاز هم وجود دارد.

دغدغه‌های پژوهش در فناوری‎های جدید

توجه به دغدغه‌‎های دانشجویان و پژوهشگرانی که درصدد اجرای پروژه‎های مهم تحقیقاتی و ارائه طرح‎های مبتنی بر فناوری‎های نوین هستند، می‎تواند گستره‎ای از مشکلات، نیاز‌ها و چالش‎های علمی و صنعتی کشور را حل کند، بر همین اساس دکتر سهرابی از طرح شهید احمدی روشن که از سوی بنیاد ملی نخبگان ارائه شده یاد می‎کند و می‌گوید: این طرح زمینه همکاری بین رشته‏‌ای را فراهم کرده و باعث شده مسائل علمی کشور از جنبه‎های مختلف مورد بررسی قرار بگیرد. این موضوع می‎تواند برای دانشجویان امیدبخش باشد و احساس مفید بودن و مسئولیت‎پذیری را در آن‌ها تقویت کند. وی با اشاره به اهمیت بحث مالی و حمایت از دانشجویان برای افزایش انگیزه تصریح می‌کند: متاسفانه واریزی پروژه‎هایی که برای دانشگاه انجام می‎شود بسیار با تاخیر است. از سوی دیگر، بودجه پژوهشی که برای دانشجوی دکتری در آزمایشگاه راهبری داده می‎شود، حدود دو میلیون تومان بوده و این مبلغ بسیار کم است. اگر معیاری وجود داشته باشد که تعداد مقالات و کیفیت کار دانشجویان و پژوهشگران در آن مورد سنجش قرار گیرد و بر اساس آن این مبلغ تعیین شود، نتایج بهتری حاصل می‎شود. با وجود این، او معتقد است شبکه آزمایشگاهی راهبردی به‌عنوان بستری برای به اشتراک گذاشتن دستگاه‎ها و ارائه خدمات آزمایشگاهی در کل کشور در پیشرفت پروژه‎های دانشگاهی و صنعتی نقش بسیار مهمی را ایفا می‎کند و قادر است نیاز دانشجویان را برای انجام تحقیقات در خارج از کشور تا حد قابل توجهی برطرف می‌کند.

بهره‌‎‌گیری از مواد سازگار با محیط زیست

به گفته محقق این پژوهش، یکی دیگر از بخش‎های مهم این پروژه، تثبیت کاتالیست در آب است. دکتر سهرابی می‌گوید: اگر کاتالیست تثبیت شده نباشد برای جداسازی آن از محلول نیاز به سانتریفیوژ داریم. در واقع کاتالیست تثبیت نشده باعث کدر شدن محلول می‌شود و نور دیگر نمی‎تواند از چنین محلولی عبور کند در نتیجه بازدهی کارمان پایین می‎آید، اما کاتالیست تثبیت شده این مشکلات را ندارد. او با دغدغه کاهش استفاده از مواد شیمیایی تلاش کرده از اسید‌های چرب با منشأ حیوانی و گیاهی استفاده کند تا روشی که به کار می‌برد با محیط‌زیست هم سازگارتر باشد.

ارتباطات بین‌المللی برای پیشرفت فناوری

سهرابی در پاسخ به این سؤال که وضعیت دیگر کشور‌ها در ارائه راهکار برای حذف آلاینده‌هایی از جنس آنتی‎بیوتیک چیست، می‌گوید: کشور چین با تخصیص بودجه فراوان توانسته سامانه‌‎‎های میکروفلوئیدیک را توسعه دهد و جایگاه ویژه‎ای را در جهان در این زمینه کسب کند. با توجه به ظرفیت‎هایی که در کشور ما وجود دارد، امید داریم مسئولانی که برای بودجه‎های پژوهشی تصمیم می‎گیرند، نگاه ویژه‎ای به این بخش داشته باشند و در ارتباطات بین‎المللی همکاری‎های پژوهشی در زمینه ساخت سامانه‎‌های میکروفلوئیدیک (ریز سیال) را توسعه دهند و از ظرفیت‎های سازمان همکاری‎های شانگ‌های برای کمک به پژوهشگران داخلی بهره بگیرند. فناوری میکروفلوئیدیک از حوزه‎های لبه دانش است و دانش فنی ساخت بسیاری از محصولات وابسته به آن در کشور بومی شده است. مراکز رشد و شتاب‎دهنده که در کشور داریم برای تجاری‎سازی محصولات این‌چنینی در تلاش هستند. دکتر سهرابی درباره مرکز فب‎لب میکرونانوالکتریک که به‌تازگی در کشور افتتاح شده می‎گوید: امیدواریم این مرکز تولید نیمه صنعتی، کمک‎کننده باشد و مسیر پیشرفت‏های این حوزه را هموارتر کند.

روزنامه جام جم