ورود نانو فناوری به عرصه منابع آبی کشور

در دسترس بودن آب سالم و پاک یکی از مهم‌ترین مسائلی است که امروزه در مقابل بشر وجود دارد و بتدریج که مقدار مصرف آب از موجودی آن بیشتر می‌شود، مواد آلاینده به آلوده کردن رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و جریانات آب ادامه می‌دهند که این مساله در آینده بحرانی‌تر خواهد شد.

بر این اساس، مجمع عمومی ملل متحد اعلام کرد پذیرش حق برخورداری از آب به عنوان یک حق بشر ممکن است مهم‌ترین گام در برطرف کردن دشواری تامین این بنیادی‌ترین عنصر زندگی مردم باشد.

آلودگی آب

مهندس عمید مرندی، عضو هیات مدیره انجمن متخصصان محیط‌زیست ایران و کارشناس ارشد مدیریت محیط زیست در این باره با اشاره به تحقیقات صورت گرفته گفت: وجود موادی اعم از گاز، جامد و  بیولوژیکی در آب که اثرات نامطلوب بر سلامتی انسان، حیوان و گیاه بگذارد یا مانع مصرف مطلوب آب شود، آلودگی آب نامیده می‌شود.
با گذشت زمان به سبب آلودگی منابع آبی به خاطر بلایای طبیعی و جنگ مقدار اتلاف آب پس از تصفیه افزایش خواهد یافت و این خود بحرانی را در سال‌های بعد ایجاد خواهد کرد.

امروزه آلودگی آب به دنبال افزایش شدید جمعیت و روند صنعتی شدن، پدیدار شده است که بهره‌برداری از منابع آب با مشکلات فنی و مدیریتی بسیاری درباره اثرات بهداشتی کیفیت آب، کارایی اقتصادی، محاسبات مالی، فرآیند‌های تصفیه، حق آب‌بها و بهره‌برداری غیرمجاز همراه است.

کاربرد نانوفناوری در عرصه صنعت آب

نـانـوفـنـاوری بـه ‌عـنـوان یـکی از جدیدترین اصطلاحات علمی، چند سالی است که وارد عرصه دانش و علم بشری شده‌ و در همین مدت کوتاه کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون یافته است.

درنتیجه صنعت آب به‌عنوان یکی از پایه‌های حیات و همچنین صنعت انسان‌ها از این مساله مستثنا نیست و در بخش‌های مختلف آن، شامل ساخت سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفیه آب و پساب و  شیرین‌سازی آب نانوفناوری کاربرد یافته ‌است.

مهندس عمید مرندی، عضو هیات مدیره انجمن متخصصان محیط‌زیست ایران گفت: ‌نانوفناوری نمادی از دانش میان رشته‌ای (Interdisciplinary) است که اصول شیمی و فیزیک ملکولی را با اصول طراحی مکانیکی، تجزیه و تحلیل ساختاری، علم رایانه، مهندسی الکترونیک و مهندسی سیستم درهم می‌آمیزد.

این علم در صورت توسعه دارای توانایی‌های فوق‌العاده‌ای است. مثلا از طریق نانوفناوری امکان دستکاری اتم‌های مجزا به منظور حصول نتایج مورد نظر برای طراحی مواد جدیدی نظیر داروها، پلیمرها، غشاء‌ها و بسیاری مواد دیگر که خواص مطلوب‌تری دارند وجود دارد.

این کارشناس گفت: امروزه در جهان خیلی از مردم به آب بهداشتی به دلایل بلاهای طبیعی، جنگ، زیرساخت‌های ضعیف خالص‌سازی آب دسترسی ندارند که براساس آمار سازمان‌های بین‌المللی حدود یک میلیارد نفر از مردم جهان به منابع آبی دسترسی ندارند.

همچنین روزانه 5000 کودک به دلیل مبتلا شدن به امراض ناشی از مصرف آب غیربهداشتی می‌میرند. بر این اساس، تمام سعی محققان این است که با کمک روش‌ها و فناوری‌های جدید بتوانند این مشکلات را کاهش دهند. یکی از این فناوری‌ها فناوری نانو است.

وی با تشریح تهیه آب تمیز با فناوری نانو گفت: غشاهای فیلتراسیون نانومتری به منظور افزایش بازیابی آب، روش ‌های سازگار با محیط‌ زیست برای تصفیه آب‌های زیرزمینی به وسیله اجزای معدنی و آلی، استفاده از  نانومواد برای بهبود کارایی فرآیند های فتوکاتالیستی و شیمیایی و استفاده از  نانوحسگرهای زیستی برای تشخیص سریع آلودگی آب ازجمله روش‌های مورد استفاده در این بخش است.

وی با اشاره به این که روش نانوفیلتراسیون در چند سال گذشته رونق گرفته است، ادامه داد: در نانوفیلتراسیون جداسازی براساس اندازه ملکول صورت می‌گیرد و فرآیندی فشاری است. اساسا این روش برای حذف اجزای آلی نظیر آلوده‌کننده‌های میکرونی و یون‌های چند ظرفیتی است.

از دیگر کاربردهای نانوفیلتراسیون می‌توان به حذف مواد شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شده‌اند، حذف فلزات سنگین، تصفیه آب‌های مصرفی، رنگ زدایی و حذف آلوده‌کننده‌ها و حذف نیترات‌ها اشاره کرد.

مرندی گفت: ‌نانوفیلتراسیون می‌تواند تقریبا از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد و تمام باکتری‌های موجود در آب را حذف کند. در ضمن امکان استفاده آسان از روش‌های تصفیه را برای عموم فراهم کند و بدون عمل شیمیایی تصفیه را انجام می‌دهد.

در مجموع کاربردهای متعددی را می‌توان در زمینه استفاده از فناوری نانو متصور بود که می‌توان به استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفیه آلاینده‌ها، ‌رنگ‌زدایی از آب آشامیدنی و نمک‌زدایی از آب اشاره کرد.

همچنین نانوپوشش‌ها، نانولوله‌های جاذب گازهای سمی، نانوپلیمرهای متخلخل، استفاده از نانوذرات در تصفیه پساب‌ها، نانوفیلترها و حذف آرسنیک موجود در آب با استفاده از فناوری نانو از دیگر کاربردهای این علم نوین و فراگیر است.

رنگ‌زدایی از آب آشامیدنی

یکی از کاربردهای علم نانوفناوری رنگ‌زدایی از آب آشامیدنی است.رنگ موجود در آب آشامیدنی نه ‌تنها به دلیل ظاهر آن باید از آب زدوده شود، بلکه چون این رنگ‌ها می‌توانند منشاء تولید تری ‌هالومتان مانند 3 CHCl به عنوان یک آلاینده نیز باشند، خطرناک محسوب می‌شوند.

مهندس عمید مرندی، عضو هیات مدیره انجمن متخصصان محیط‌زیست ایران در این باره گفت: ‌این ماده هنگام ترکیب با کلر موجب تشکیل کلروفرم و دیگر ترکیبات هالوژنه مضر و سرطان‌زا می‌شود. رنگ موجود در آب طبیعی معمولا ناشی از وجود اسیدهای معدنی با جرم ملکولی 800 تا 50000 گرم بر مول است.

وی افزود:‌این اسیدها در اثر تجزیه مواد آلی موجود در آب حاصل می‌شوند که بیشتر روش‌های متداول برای تصفیه‌ آب قادر به جداسازی مواد فوق نیستند، لیکن با استفاده از غشاهای نانو می‌توان تا 99 درصد این‌گونه مواد را به ‌سهولت از آب جدا کرد‌.

از سوی دیگر، تحقیقات نشان می‌دهد استفاده از فناوری نانو در تصفیه‌ آب، می‌تواند هزینه‌های تصفیه را  تا حدود زیادی کاهش دهد.

مدیریت، برنامه‌ریزی و چالش‌ها

کارشناسان معتقدند برای حل چالش فراروی منابع آبی مهمترین نکته مدیریت و برنامه‌ریزی بلندمدت علمی است.

بررسی‌ها نشان داده است در آینده ایران جزو کشورهایی خواهد بود که بحران مصرف بالا و کم آبی به دلیل افزایش جمعیت رشد شهرنشینی و ارتقای سطح صنعت و کشاورزی برای آن معضلات بسیاری را فراهم خواهد آورد.

مهندس عمید مرندی، عضو هیات مدیره انجمن متخصصانمحیطزیست ایران گفت: نگهداری و بهره‌برداری و تامین آب در تمام نقاط دنیا به وسیله مجموعه‌ای از سازمان‌های دارای وظایف گوناگون صورت می‌گیرد که از سیستم‌های تامین آب عمومی کوچک تا شرکت‌های دولتی بزرگ متغیر است.

این کارشناس افزود: برخی از این سازمان‌ها خیلی کوچک هستند و ممکن است به روستایی کوچک و با استفاده از یک فناوری کم هزینه محدود شود؛ در حالی که سازمان‌های دیگر ممکن است کنترل‌کننده تاسیساتی با هزاران کارمند و مجری و مجهز یک سامانه پیشرفته باشند.

به هر حال، بدون در نظر گرفتن اندازه‌ تاسیسات، اگر دستگاهی بخوبی مدیریت علمی نشود، عملکرد آن ضعیف خواهد بود. بر اساس تحقیقات، بعضی از مشکلات مدیریتی این دستگاه‌ها شامل تشکیلات سازمانی ناکافی، نبود رقابت میان کارکنان، حقوق پایین و روابط ضعیف بین مصرف‌کنندگان خدمات بخش تامین آب و مدیریت این سامانه‌هاست.

وی در تشریح این بخش ادامه داد:‌ تشکیلات سازمانی ناقص، مشکل عمده بیشتر کشورهای در حال توسعه است و اگر تشکیلات سازمانی بهبود نیابد و اجازه عملکرد کافی پیدا نکند، عملکرد کلی آن ضعیف باقی خواهد ماند. مشکلات پرسنلی یکی دیگر از دلایل عملکرد مدیریتی ضعیف است و  حقوق پایین، نبود زمینه‌های رقابتی، کمبود کارکنان آموزش دیده و توجه انـدک بـه بخش‌های موجود در این سازمان‌ها همگی عوامل محدودکننده هستند.

اگرچه بعضی از این عوامل را باید ناشی از کمبود سرمایه‌گذاری در سازمان دانست، اما بیشتر این مشکلات ناشی از مدیریت نادرست و ضعیف و غیر علمی است.

مرندی گفت:‌ عدم مدیریت شفاف و مسوولیت‌پذیر در برابر دریافت کنندگان خدمات این بخش، یک نکته مهم است. زیرا بیشتر اوقات دریافت‌کنندگان خدمات بخش تامین آب در سازمان‌های ذی‌ربط، دخیل نیستند و هیج بازخوردی از نظرات آنها به مدیران این دستگاه‌ها نمی‌رسد.

عضو هیات مدیره انجمن متخصصان محیط زیست ایران گفت: نکته دیگری بویژه در سازمان‌های تحت نظارت دولت مشهود است که تمایل آنها به تشریفات اداری است. این مشکل از دخالت نکردن گیرند‌گان خدمات ناشی می‌شود.

مطالعات صورت گرفته روی سازمان‌های موفق نشان می‌دهد که داشتن روابط خوب با گیرندگان خدمات عامل موفقیت این سازمان‌هاست. همچنین یکی از درس‌های دهه بین‌المللی بهسازی و تامین آب، دهه 1980 پذیرش این واقعیت بود که مصرف‌کنندگان آب تمایل دارند که نقشی در توسعه، اجرا و بهره‌برداری از تاسیسات آبی داشته باشند.کمبود ارتباط‌ میان طراحی تاسیسات و راهبردهای آن یک دلیل دیگر برای نگهداری و بهره‌برداری غلط از تاسیسات است.

مرندی ادامه داد: تحقیقات نشان داده است ‌مشارکت دادن مصرف‌کنندگان باید از مرحله طراحی آغاز شود. یعنی مصرف‌کننده آب باید کاری را که دوست دارد و قادر به انجام آن است تعیین کند سپس مدیریت سازمان باید مصرف کننده را متقاعد کند که به اندازه خدمات که سازمان از آنان هزینه دریافت می‌کند و مایل است از تجربیات آنها نیز استفاده کند. 

به این ترتیب، با نگاهی به مشکلات تامین آب در ایران و نیاز مبرم کشور به منابع جدید، می‌توان از فناوری‌های نوین در این راه بهره جست. این مهم در سایه انجام نیاز سنجی و مطالعه دقیق اولیه تحقق می‌یابد.

از سوی دیگر در سند چشم انداز 20 ساله کشور توسعه سریع و پایدار صنایع مبتنی بر فناوری‌های نوین نظیر فناوری نانو زیست فناوری ــ فناوری اطلاعات ــ مواد نو و دیگر موارد مورد تاکید قرار گفته است.

همچنین کارشناسان معتقدند ‌از آنجا که در سال‌های اخیر، ایران در حال اوج‌گیری در زمینه تحقیقات نانو است، بسیار عقلانی به نظر می‌رسد که در سمت و سودهی  برنامه‌های کلان آب کشور از فناوری نانو به عنوان یک پشتیبان قوی استفاده شود.

حمیده سادات هاشمی