نور، ابزاری مطمئن برای گندزدایی آب

 این سوال مطرح است که شب‌هنگام یا زمانی که دسترسی به نور خورشید نیست چگونه می‌توان از آن برای گندزدایی استفاده کرد؟

سؤال جالبی است. کلیت این پروژه در کاتالیزوری خلاصه شده است که با نور فعال شده و زمانی که منبع نوری در اختیار نداریم، می‌توانیم نسبت به عملکرد مناسب آن مطمئن باشیم. در حقیقت در این فناوری نوین نیاز به حضور همیشگی منبع نور نداریم. می‌توان کاتالیزورهای نوری را در محلول آب آلوده به انواع باکتری‌ها و ذرات آلاینده میکروبی قرار داد و در مدت بسیار کمی از آن به عنوان آب قابل نوشیدن استفاده کرد.

مهم‌ترین ویژگی‌های این فناوری نوین را در چه چیزهایی می‌توان خلاصه کرد؟

در گذشته و با بحرانی‌تر شدن مسأله آلودگی منابع آبی، دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که باید موانع اصلی بر سر راه ابداع فناوری‌ها و دستگاه‌های مورد نیاز را از میان بردارند. بالا بودن قیمت یکی از اصلی‌ترین این موانع بوده است. می‌توان گفت سرعت و کیفیت موثر گندزدایی با استفاده از نور خورشید و حتی نور مصنوعی مهم‌ترین ویژگی‌های این فناوری نوین به شمار می‌آیند. از آن گذشته پس از غروب خورشید یا خاموش شدن منبع تولید نور مصنوعی، این سیستم در تاریکی نیز به کار خود ادامه می‌دهد. عقیده ما بر این است که در آینده و با استفاده از تکنیک‌هایی از این دست مردم دیگر به دلیل نوشیدن آب آلوده به بیماری‌های مختلف و حتی مرگبار مبتلا نخواهند شد.

البته این فناوری چندان نیز جدید نیست و در گذشته نیز کارهای متعددی در این زمینه انجام شده است.

بله، در گذشته دانشمندان و محققان زیادی دست به تلاش‌های مؤثری در این زمینه زده‌اند. آنها توانسته‌اند با استفاده از نور ماورای بنفش و آب پرتوزایی شده باکتری‌ها را از میان ‌ببرند. افرادی که در کمپ‌های مسافرتی مجبور هستند چند روزی را به دور از منابع آبی شهری سپری کنند معمولا از فیلترهایی استفاده می‌کنند که مبنای آنها استفاده از ترکیب نور ماورای بنفش و آب پرتوزایی شده است. کار ما نیز در ادامه این تحقیقات بوده با این تفاوت که سرعت عمل در آن به مراتب بیشتر بوده و در عین حال آب با کیفیت خوبی گندزدایی می‌شود. از آن گذشته ما امکانی را فراهم کرده‌ایم که در آن می‌توان از نور خورشید به شکل موثرتری استفاده کرد.

نوری که شما در این فناوری نوین به کار گرفته‌اید قابل رویت است. آیا می‌توان این ایده را یک موفقیت به شمار آورد؟

بهتر است پاسخ به این پرسش بله باشد. در حقیقت از ابتدا تلاش ما بر این بوده است که از نور مرئی برای گندزدایی آب استفاده کنیم. کاتالیزور نوری که ما ارائه کرده‌ایم با نور مرئی کار می‌کند که طول موج آن بین 400 تا 500 نانومتر است. ما تا پیش از آغاز تحقیقات این فناوری نوین به این نتیجه رسیدیم که بهتر است روش‌های سنتی موجود در زمینه گندزدایی آب با استفاده از نور ماورای بنفش را متحول کنیم. مبنای این نظریه نیز به هزینه بالا و پیچیدگی‌های خاص آن مربوط می‌شود. از آن گذشته اگر به طیف نور خورشید نگاه کنید بخوبی متوجه می‌شوید که تنها 5 درصد از آن نور ماورای بنفش بوده و 46 درصد این طیف قابل رویت است.

نتایج آزمایشات اولیه‌ای که با استفاده از این فناوری داشته‌اید چگونه بوده است؟

نتایج امیدوارکننده بوده‌اند. در یکی از این آزمایشات کاتالیزورهای نوری را در محلولی قرار دادیم که مملو از باکتری E.coli بود. نکته جالب توجه این بود که پس از گذشت تنها یک ساعت مشاهده کردیم که تمرکز باکتری‌ها از 10 میلیون سلول به ازای هر لیتر به 10 هزار سلول کاهش پیدا کرد. این یک موفقیت بزرگ برای ماست و مطمئن هستیم می‌توان آن را در سال‌های آینده به عنوان ابزاری مطمئن در کشورهای مختلف جهان از جمله کشورهای در حال توسعه به عنوان شیوه‌ای مؤثر جهت گندزدایی منابع آبی به کار برد. بخش دیگری از آزمایشات ما به استفاده از این کاتالیزورها در مخازن بزرگ آبی بوده است. نتایج مطالعات نشان داده‌اند که می‌توان حجم قابل توجهی از آب را نیز با استفاده از این روش گندزدایی کرد.

شما مدعی شده‌اید که این کاتالیزورهای نوری در شب‌هنگام نیز قابل استفاده است.

بله. در حقیقت می‌توان این مشخصه را یکی از نقاط قوت آن به شمار آورد. در بسیاری از موارد پیش می‌آید که منبع نوری در اختیار نداریم. در چنین وضعیتی چه باید کرد؟ این کاتالیزورهای نوری قابلیت آن را دارند که پس از قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید یا نور مصنوعی منابع آب آلوده را گندزدایی کنند. در یکی از آزمایشات شاهد آن بودیم که پس از قرار دادن این کاتالیزورها در برابر نور خورشید به مدت 10 ساعت براحتی توانستند در تاریکی شب محلول آب مملو از باکتری را گندزدایی کنند.

در این پروژه بر چه اساسی از فناوری نانو استفاده کرده‌اید؟

امروزه استفاده از نانوترکیبات در بسیاری از عرصه‌ها دیده می‌شود. از صنایع غذایی گرفته تا خودروسازی و حتی سیستم‌های فضایی استفاده از فناوری نانو کاربرد پیدا کرده است. در این پروژه توانسته‌ایم از فناوری نانو برای جذب ذرات آلاینده و افزایش ضریب گندزدایی محلول‌های آبی استفاده کنیم.

آینده این فناوری نوین را چگونه می‌بینید؟

هم‌اکنون در بسیاری از کشورهای فقیرنشین آفریقایی مردم با بحران کمبود آب سالم دست و پنجه نرم می‌کنند و نبود آب سالم و بهداشتی می‌تواند زمینه‌ساز ابتلا به بسیاری از بیماری‌ها شود. از این روی هر اقدامی که در جهت کمک به این افراد صورت گیرد آینده روشنی خواهد داشت. اما برگ برنده اصلی در دست محققانی خواهد بود که هزینه تمام‌شده فناوری نوین خود را تا حد زیادی کاهش دهند. استفاده از نور قابل رویت در راستای همین نگرش بوده است.

فکر می‌کنید از چه زمانی استفاده از این فناوری به شکل کاربردی توسعه پیدا کند؟

هنوز نمی‌توان زمان دقیقی برای این منظور اعلام کرد. ما به دنبال آن هستیم که همه چیز به سرعت پیش رود. زمانی بین 4 تا 5 سال آینده را می‌توان به عنوان فرض اولیه در نظر گرفت. استفاده از این فناوری نوین در مناطقی از جهان همچون آفریقا و بخش‌هایی از خاورمیانه مدنظر ماست.

دکتر جیانگ شو کانگ در یک نگاه

این محقق مدرک کارشناسی خود را در سال 1982 از دانشگاه جیائوتنگ چین کسب کرده و در سال‌های 1987 و 1989 نیز مدارک کارشناسی ارشد و دکتری را نیز از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی اخذ نمود. او در سال 1990 به دانشگاه ایلی‌نویز ملحق شد. عمده تحقیقات وی در سال‌های گذشته روی فلزات گوناگون بوده است.

مهدی پیرگزی
منبع: Technology Review