آزولا، کمک به ایجاد آب‌های پاک‌

از آنجا که ترکیبات رنگی از جمله موادی هستند که در صنایع مصرف بالایی دارند، برنامه‌ریزی برای حذف این مواد که به طور ناخواسته در پساب این صنایع وجود دارد، باید در دستور کار صاحبان صنایع قرار گیرد.

امروزه توجه به تصفیه پساب و ایجاد سیستم‌های تصفیه پساب در صنایع یکی از محورهای انتخاب صنایع سبز است که صنایع نیز باید به آن توجه کنند.

بررسی‌ها نشان داده است مواد رنگزا و رنگدانه تجاری علاوه بر آلودگی‌های اولیه، طی فرآیندهای شیمیایی می‌توانند به ترکیبات ثانویه بسیار خطرناک سرطانزا و سمی تجزیه شوند. بررسی اثرات زیست‌محیطی و اکولوژیکی این مواد در پساب‌ها نشان می‌دهد این مواد از نفوذ نور جلوگیری کرده و در نتیجه بر فعالیت فتوسنتز گیاهان آبزی تأثیر منفی می‌گذارند.

همچنین از آنجا که مواد رنگی به جهت ساختار پیچیده مولکولی و پایداری در مقابل نور، حرارت و تجزیه بیولوژیکی، با روش‌های معمول تصفیه پساب به آسانی و به‌طور کامل حذف نمی‌شوند، متخصصان و متحققان صنایع رنگ در طرحی پژوهشی حذف مواد آلی رنگزای موجود در پساب‌های نساجی (رنگزای آلی اسیدی) با استفاده از گیاه آزولای گونه را بررسی کردند.

مهندس عمید مرندی،‌ کارشناس ارشد محیط زیست پژوهشکده صنایع رنگ با اشاره به دستاوردهای اخیر علمی جهان در زمینه کنترل و حذف آلاینده‌ها از پساب‌ها، گفت: در سال‌های اخیر، چندین فرآیند رنگبری فیزیکی - شیمیایی، مانند جداسازی غشایی، الکتروشیمیایی، انعقاد، لخته‌زایی، فوتوکاتالیستی، اکسیداسیون به وسیله ازن و تصفیه بیولوژیکی توسعه یافته‌اند.

وی افزود: این در شرایطی است که استفاده از این روش‌ها در بخش صنعت بسیار گران هستند و در پاره‌ای از موارد، نیاز به زیربنای اقتصادی خاص و تخصص بالای علمی دارند.

این کارشناس که عضو هیات مدیره انجمن متخصصان محیط‌زیست نیز هست،‌ ادامه داد: یکی از روش‌های کنترل پساب‌ها از طریق حذف آلاینده‌ها بویژه مواد رنگزا، خالص‌سازی طبیعی است، این روش هرچند همیشه در کنار بشر بوده ‌است، ولی طی سالیان اخیر مورد توجه تعداد زیادی از محققان واقع شده ‌است.

مرندی با اشاره به روش خالص‌سازی طبیعی به منظور تصفیه پساب ادامه داد:‌ در این روش با استفاده از گیاهان، خاک، رسوبات یا آب آلوده، پاکسازی محلی صورت می‌گیرد. بررسی‌ها نشان داده است بیشترین کاربرد آن در مورد آلودگی‌های کم و مربوط به آلاینده‌های آلی، نوترینت‌ها و فلزات است.

وی با اشاره به این‌که این روش در 5 حوزه کاربرد دارد، گفت: ‌گیاه درمانی، استحاله گیاهی، درمان‌‌زیستی گیاهی، پایدارسازی گیاهی، استخراج گیاهی و صافی گیاهی جزو روش‌هایی است که خالص‌سازی طبیعی در این حوزه‌ها کاربرد دارد.

کارشناس ارشد محیط زیست پژوهشکده صنایع رنگ، گفت‌:‌ استفاده از این فناوری به دلیل هزینه کم، ایجاد فضای سبز و کاربرد درازمدت، می‌تواند در حذف سریع آلاینده‌ها بسیار مفید واقع شود.

درمان بیولوژیکی

بررسی‌ها نشان داده است درمان بیولوژیکی، یکی از روش‌های پاکسازی پساب است که نسبت به سایر روش‌های پاکسازی مقرون به صرفه یا عملی نیست، بلکه تنها به‌ عنوان فرآیند نهایی، براق‌سازی و گندزدایی در وسعتی زیاد استفاده می‌شود.

همچنین از این روش می‌‌توان در ترکیب با سایر روش‌های تصفیه بسادگی استفاده کرد. البته پیش از انتخاب روش گیاه درمانی به‌ عنوان یک روش تصفیه باید جنبه‌های مختلف آن نیز در نظر گرفته شود. دکتر خشایار بدیعی، عضو هیات علمی گروه محیط زیست و رنگ پژوهشکده صنایع رنگ نیز گفت:‌ در گیاه درمانی، قابلیت تطبیق منطقه و نوع آلودگی با این روش، پاکسازی اولیه پیش از آغاز مرحله اجرایی که معمولا بسیار هم زمان‌بر است، پتانسیل پذیرش آلودگی توسط گیاهان، زنجیره غذایی، احداث محل مناسب برای نگهداری گیاهان و پساب‌های سمی در صورت وجود، باید مورد توجه قرار گیرد.

این متخصص گفت: گیاهان ظرفیت پذیرش غلظت‌های بالایی از مواد آلی را دارند بدون آن که علائم مسمومیت از خود بروز دهند. گیاهان می‌توانند مواد شیمیایی را بسرعت جذب و به موادی با سمیت کمتر تبدیل کنند. به علاوه موادی که از ریشه گیاهان ترشح می‌شود، شرایط تجزیه مواد آلی را در محیط پیرامون ریشه (ریزوفر) فراهم می‌کند.

بدیعی افزود:‌ این فرآیند به آنزیم‌های گیاهی که ساخت ترکیبات آلی را در خاک به عهده دارند، مربوط می‌شود. گیاهان پتانسیل بالایی برای استخراج مانند جذب آلاینده‌ها از محیط، تصفیه و برگردان آنها به زیست توده و صاف ‌کردن فلزات از آب توسط ریشه و تثبیت حوزه‌های پساب از طریق کنترل فرسایش و تبخیر و تنفس در سطح وسیعی از آب را دارند.

وی با اشاره به دستاوردهای سال‌های اخیر در این باره، گفت: ‌طی سالیان اخیر آزمایش‌های موفقیت‌آمیزی در زمینه درمان بیولوژیکی پساب‌های حاوی هیدروکربن‌های نفتی، از قبیل بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن (BTEX) انجام پذیرفته است.

همچنین درمان بیولوژیکی برای پساب‌های حاوی هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ایPAH)  ها)، پنتاکلروفنل، بی‌فنیل‌های پلی‌کلرهPCB)  ها)، آلیفاتیک‌های کلردار، پساب‌های آمونیاک‌زا، فلزات (سرب، کادمیوم، روی، آرسنیک، کروم، سلنیوم)، پساب آفت‌کش‌ها و پساب‌های مواد مغذی خاک (آمونیاک، فسفات و نیترات) نیز انجام پذیرفته است.

عضو هیات علمی گروه محیط زیست و رنگ این پژوهشکده، گفت:‌ در این خصوص می‌توان از گونه‌های متفاوت گیاهی استفاده کرد. ازجمله می‌توان به گونه‌های مختلف بید (بید، تبریزی و پنبه)، انواع علف‌ها (چاودار یا تلخه، ذرت خوشه‌ای، بوریا و جوی دوسر)، گیاهان لگوم (شبدر، یونجه، لوبیای چشم بلبلی)، گیاهان آبی (خزه و جلبک استخری)‌ و گیاهانی که ظرفیت بالایی برای ذخیره فلزات دارند مانند آفتابگردان و خردل هندی اشاره کرد.

وی با اشاره به نمونه‌های موفقی که در زمینه گیاه درمانی استفاده شده و نتیجه داشته است، گفت: گیاه‌درمانی برای رفع یا حداقل کاهش آلودگی از خاک مناطق Brownfields (آلوده به سرب)، دریاچه کوچکی در چرنوبیل (آلوده به اورانیوم)، خط بافر منطقه Riparian در آمانای آیووا (حذف نیترات و آترازین از پساب‌های کشاورزی) و یک تالاب مصنوعی در میلان، ایالت تنسی (حذف TNT) با موفقیت استفاده شده‌ است. علاوه بر این، تحقیقات نشان داده است درمان بیولوژیکی کاربرد‌های موفقیت‌آمیز دیگری نیز در حوزه‌های کوچک‌تر، مانند زمین‌های کشاورزی آلوده به آفت‌کش‌ها و تثبیت آمونیاک داشته ‌است.

گیاه آزولا و تصفیه پساب‌ها

جستجوهای اینترنتی و کتابخانه‌ای در زمینه رنگبری یا حذف مواد رنگزای آلی و تصفیه پساب صنایع رنگ و وابسته آن نشان داده است که تا به حال پژوهش‌های علمی شاخصی در این زمینه صورت نپذیرفته است. کارشناسان پژوهشکده صنایع رنگ معتقدند در این خصوص اولین بار است گیاه آزولا که بومی خارج از کشور بوده‌، به اکوسیستم ایران معرفی و سازگاری خوبی با آن نشان داده و مورد تحقیق قرار گرفته ‌است.

دکتر فرامرز دولتی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شاهرود با اشاره به تیره گیاه آزولا، مورد استفاده در طرح حذف مواد آلی رنگزای موجود در پساب‌های نساجی با استفاده از گیاه آزولا گفت:‌ تیره آزولای مورد استفاده Azolla filiculoides است که جهت رنگبری از پساب‌های حاوی مواد رنگزای آلی اسیدی استفاده شده است.

وی در تشریح دلایل و توجیحات زیست‌محیطی و اقتصادی استفاده از این گیاه، ‌گفت:‌ این گیاه ارزان قیمت است و نگهداری آسانی دارد. همچنین استفاده از گیاه آزولا، تیره Azolla filiculoides که در نواحی شمالی کشور (بیشتر استان گیلان) به ‌عنوان گیاه مزاحم و آفت شناخته می‌شود، برای رفع آلودگی از پساب‌های صنعتی می‌تواند کاربردی به نفع محیط زیست داشته باشد.

این کارشناس ادامه می‌دهد: گیاه آزولا در دسترس است و تحقیقات نشان می‌دهد به دلیل آماده‌سازی آسان، کاربرد آسانی دارد. از این رو می‌توان در وسعت عملیاتی زیاد از آن استفاده کرد. همچنین به دلیل زیست سازگاری کامل، دارای مزایای زیست‌محیطی فراوانی است.

عملکرد آزولا در تصفیه پساب‌

درمان گیاهی یکی از روش‌های طبیعی است که امروزه به منظور رفع آلودگی از محیط‌های آلوده استفاده می‌شود. از بین گیاهانی که برای گیاه درمانی استفاده می‌شوند، گیاه آزولا هرچند که بومی ایران نیست، ولی به دلیل رشد گسترده، بخصوص در محیط‌های آبی، قابل استفاده در رفع آلودگی از پساب است. ته‌رنگ باقی‌مانده از فرآیندهای اولیه الی ثالثیه تصفیه پساب‌های نساجی و سایر صنایع مشابه معمولا در حد غلظت ppm و کمتر هستند که هرچند در این غلظت سمی نیز نباشند، از نظر کارشناسی روی استفاده‌کنندگان از آب خروجی از سیستم پساب اثر منفی دارند.

بر همین اساس و به منظور حذف آلودگی ناشی از رنگزاهای آلی، در این اختراع از گیاه آزولا، تیره‌Azolla filiculoides ، جهت رنگبری از پساب حاوی رنگزای اسیدی استفاده شده ‌است. عملکرد آزولا برای حذف این رنگزا در غلظت‌های مختلف از 51‌ppm  الی 57‌ppm  تحت شرایط وجود نور و تاریکی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر افزودن پاره‌ای نمک‌های مغذی بر این فرآیند تحقیق شد. نتایج نشان‌دهنده توانایی بیشتر گیاه در شرایط وجود نور نسبت به تاریکی به ‌منظور حذف بیشتر و سریع‌تر آلاینده‌ها بود. همچنین وجود نمک‌های مغذی به طور محدود بر افزایش میزان و سرعت حذف آلاینده موثر بود که مجموعه نتایج، منجر به دستاورد ویژه‌ای در زمینه حذف مواد آلی رنگزای موجود در پساب‌های نساجی توسط گیاه آزولا شد که کارشناسان پژوهشکده صنایع رنگ معتقدند بزودی استفاده از این روش‌ها در صنعت توسعه می‌یابد.
چگونه از آزولا استفاده شد؟

کارشناسان پژوهشکده صنایع رنگ در این طرح، از گیاه آزولا تیره Azolla filiculoides که در نواحی شمالی کشور و بخصوص استان گیلان به ‌عنوان آفت کاشت برنج شناخته شده و با وجود آورده شدن از خارج از کشور و غیربومی بودن در ایران از سازگاری بی‌نظیری با طبیعت شمال کشور برخوردار است، برای حذف مواد رنگزای اسیدی آلی که در صنایع نساجی کاربرد زیادی دارند، استفاده کردند. برای این ‌منظور گیاه از تالاب انزلی به تهران منتقل شد و در محیط آزمایشگاهی و با شرایطی مشابه محیط ‌زیست آن، بخصوص از نظر دمایی، مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی توانایی این گیاه در حذف رنگزاهای اسیدی، از رنگزای اسیدی آبی 92 برای شبیه‌سازی پساب استفاده شد.

برای رسیدن به این هدف غلظت‌های مختلفی از رنگزا تهیه شد و گیاه در شرایط مشخصی در مجاورت آن قرار گرفت. به این ترتیب درصد حذف رنگزای اسیدی آبی 92 در محلول آبی توسط گیاه آزولا حدود 90 درصد محقق شد.

حمیده سادات هاشمی‌