ندا اظهری، روزنامه‌نگار: صنایع مختلفی که در آنها از آب استفاده می‌شود، باید فرآیندهایی را روی آب انجام دهند تا هم هزینه کمتر و هم بازده بالاتری را کسب کنند. صنایعی ازجمله آب و پساب، شیلات و کشاورزی جزء پرکاربردترین صنایعی هستند که در صورت استفاده از نانوحباب به‌طور قابل‌توجهی می‌توانند در مصرف آب صرفه‌جویی کرده و بازدهی خود را نیز افزایش دهند. چند وقتی است که در دنیا دستگاه‌هایی با استفاده از فناوری نانو تولید شده که به نانوحباب‌سازها معروفند و به منظور انتقال یک گاز به سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولا فرآیند حباب‌سازی برای انحلال در سیال و نیز شناورسازی به کار می‌روند. درواقع، مهم‌ترین ویژگی نانوحباب‌سازها انتقال گاز است. از نانوحباب‌سازها معمولا در تصفیه آب و پساب و استفاده دوباره آب، در صنایع نفت و گاز و صنایع غذایی استفاده می‌شود.
حباب‌هایی منحصربه‌فرد
نانوحباب‌ها، حباب‌هایی در ابعاد 70 تا 120 نانومتر هستند که 2500 برابر کوچک‌تر از یک دانه نمک هستند. این نانوحباب‌ها را با استفاده از هر نوع گازی می‌توان با تزریق در مایع ایجاد کرد. این نانوحباب‌ها به دلیل ابعادی که دارند، ویژگی‌های منحصربه‌فردی از خود نشان می‌دهند که فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را تا حد قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌بخشد. در فناوری هوادهی معمولی کمتر از 3 درصد بازدهی انتقال اکسیژن در شرایط استاندارد در هر فوت آب به دست می‌آید. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که فناوری نانوحباب باعث می‌شود سطح اکسیژن محلول افزایش یافته و در عین حال، از اکسیژن بسیار کمتری نسبت به سایر فناوری‌های هوادهی استفاده شود. درواقع، نانوحباب‌ها نسبت به تمام روش‌های انتقال گاز برتری دارند. این نانوحباب‌ها معلق باقی مانده و برای انتشار گاز در حجم مایع پخش می‌شوند. این نانوحباب‌ها تا زمانی در مایع ثابت باقی می‌ماند که با سطوح یا آلاینده‌ها تعامل می‌کند. نانوحباب‌ها تا زمان فروپاشی و نابودی به انتقال گاز در مایع ادامه می‌دهند. تحریک کردن نانوحباب‌ها، آنها را از تعادل خارج کرده و نابود می‌کند و همین باعث انتشار رادیکال هیدروکسیل(HO) می‌شود. رادیکال هیدروکسیل یکی از قدرتمندترین اکسیدکننده‌هایی است که معمولا برای از بین بردن آلاینده‌های سخت و نابودی آلاینده‌های موجود در آن استفاده می‌شود. نانوحباب‌ها متفاوت از حباب‌های بزرگ ایفای نقش می‌کنند، به‌طوری‌که تمام ویژگی‌های مثبت آنها شامل ثبات، بار سطحی، شناوری خنثی و اکسیداسیون و... به دلیل ابعاد‌ریزی که دارند، محقق می‌شود. این ویژگی‌های منحصربه‌فرد کمک می‌کند تا نانوحباب‌ها در عین انتقال موثر گاز، در واکنش‌های فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی مشارکت کنند. نانوحباب‌ها مرز جدیدی از علم و مهندسی را ایجاد کرده‌اند که قادرند کل صنایع و ابزارها را تغییر داده و آب به کار رفته در صنایع را طوری بهبود بخشیده که بازدهی کار افزایش یابد. تولید نانوحباب‌ها به واسطه پیشرفت در روش‌های تولید نانوحباب متحول شده تا در راستای حل مشکل کاربران پیش رود. تلاش برای پیشرفت علم نانوحباب‌ها و توسعه در این صنعت، مستلزم همکاری دانشگاه‌ها و موسسات پژوهشی مختلف است.
رقیب داخلی و خارجی نداریم
چندی پیش بود که خبر قطعی صادرات دستگاه نانوحباب‌ساز ایرانی منتشر شد که واکنش‌های متفاوتی را به دنبال داشت اما با توجه به اینکه یکی از فناوری‌های به روز دنیاست، قرار است علاوه‌بر تامین نیازهای داخلی، نیاز صنایع کشور بلاروس را نیز مرتفع کند. اسماعیل علیمردانی، مدیر فنی شرکت نانوفناوری سراج در گفت‌وگوی اختصاصی با «فرهیختگان» می‌گوید: «این دستگاه نانوحباب‌ساز، یکی از دستگاه‌های به روز و نوین جهان است که در داخل کشور شرکت دیگری قادر به تولید این نانوحباب‌سازها نیست. این دستگاه، ژنراتور نانوحباب‌ساز به نام «Nanox» است که اصلی‌ترین کاری که انجام می‌دهد» این است که حباب‌های اکسیژن را تا 50 نانومتر کاهش می‌دهد. او مدعی است که در داخل کشور هیچ شرکتی قادر نیست دستگاهی بسازد که تا این اندازه بتواند حباب‌های اکسیژن را کوچک کرده و تا 50 نانومتر برساند. آلمان و آمریکا جزء کشورهایی هستند که روی این فناوری تمرکز کرده‌اند و دستگاه‌های نانوحباب‌سازی تولید می‌کنند که قادرند حباب‌های اکسیژنی را بین 70 تا 80 نانومتر تولید کنند اما ما قادریم این نانوحباب‌های اکسیژن را تا 50 نانومتر کوچک‌تر کنیم که در دنیا منحصربه‌فرد بوده و هنوز هیچ کشوری نتوانسته تا این اندازه ابعاد نانوحباب‌ها را پایین بیاورد. این اندازه نانوحباب‌ها در عملیات‌های مختلف بازده بسیار بالاتری دارد و در صنایع مختلف می‌تواند موثرتر عمل کند.
بهبود کیفیت محصول با خرابی کمتر
علیمردانی ادامه می‌دهد: «این پایش ابعاد حباب‌ها، باعث می‌شود پایداری حباب داخل سیال بهتر باشد و مدت زمان بیشتری در سیال ماندگار باشد. علاوه‌بر این می‌توانیم غلظت حباب‌ها را داخل سیالات چند برابر بیشتر از حالت اشباع تزریق کنیم. اکسیژنی که در داخل آب آشامیدنی شهر تهران وجود دارد، 5 تا 6 ppm است اما با دستگاه‌های نانوحباب‌ساز نانویی می‌توانیم این مقدار اکسیژن را بین 40 تا 45 ppm افزایش دهیم. این ویژگی‌ها باعث شده تا در صنایع مختلف هم کاربردهای مختلفی داشته باشد. به‌عنوان مثال، در گلخانه‌های کشت آبی یا هیدروپونیک، آب نقش مهمی در رشد گیاهان ایفا می‌کند. آب دارای املاحی است که وقتی غنی از اکسیژن می‌شود، جذب املاح و مواد مغذی از گیاه بیشتر صورت می‌گیرد و ریشه گیاه هم شادابی بیشتری دارد و در نتیجه گیاه رشد بهتری خواهد داشت و محصولات باکیفیت‌تر و از نظر اندازه نیز محصولاتی که در تولید آنها از دستگاه‌های نانوحباب‌ساز استفاده شده، اندازه بزرگ‌تر از حد معمول داشته و خرابی کمتری هم در محصولات مشاهده می‌شود. علاوه‌بر این، ماندگاری محصول پس از برداشت بهبود پیدا کرده و به دلیل از بین بردن عوامل بیماری‌زا در گیاهان، نیاز به استفاده از آفت‌کش‌ها و قارچ‌کش‌ها به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد و از سوی دیگر قابلیت جذب عناصر مغذی شامل کلسیم و پتاسیم بهبود می‌یابد.»
کاربرد در کشت گیاهان و شیلات
به گفته مدیر فنی شرکت نانوفناوری سراج، ما تاکنون دستگاه‌های نانوحباب‌ساز خود را در چند گلخانه در سراسر کشور ازجمله اردبیل، ساوه، سراب، خوزستان و... مورد تست و آزمایش قرار داده‌ایم و به‌عنوان مثال، در آزمایش این دستگاه‌های نانوحباب‌ساز در مزرعه هیدروپونیک گوجه‌فرنگی مشاهده کردیم که بازدهی برداشت محصول تا 25 درصد افزاش یافت. در زمینه شیلات هم از این دستگاه‌های نانوحباب‌ساز می‌توان استفاده کرد و درحال حاضر با چند شرکت داخلی قرارداد امضا کرده‌ایم. او به این نکته اشاره می‌کند که کاهش سایز حباب‌های اکسیژن در مقیاس نانو یک نیروی منفی به نام «نیروی زتا» روی آنها ایجاد می‌کند که درواقع، بار منفی است و باعث جداسازی بارهای منفی از یکدیگر می‌شود.
جایگزینی برای روش‌های سنتی
پیش از این، در صنعت شیلات از air jet و «اسپلش» استفاده می‌کردند که تنها هوا را وارد آب کرده و آن را پخش می‌کند و هیچ فرآیند کاهش سایزی در حباب‌های اکسیژن اتفاق نمی‌افتد. این اندازه ppm با دو روش air jet و «اسپلش» در طبقات مختلف فرق می‌کند؛ این بدان معناست که اگر استخری با ظرفیت 10 هزار ماهی وجود داشته باشد، با این دو دستگاه نهایت تا 5 هزار ماهی بیشتر می‌توانستند پرورش داده و ظرفیت پرورش ماهی را به 15 هزار ماهی برسانند اما با دستگاه نانوحباب‌ساز موفق شدیم تراکم ماهی‌ها را تا 10 هزار ماهی نسبت به ظرفیت اصلی استخر بالاتر ببریم. دلیل این افزایش این بود که پراکندگی حباب‌های اکسیژن در سرتاسر استخر یکسان است اما در دو روش قبلی، از آنجایی که اکسیژن روی سطح آب بیشتر متراکم می‌شود، ماهی‌ها برای دریافت اکسیژن بیشتر به سطح آب می‌آیند و در فضای استخر دیگر اکسیژنی وجود نداشته است. درواقع، در صنعت شیلات، با استفاده از دستگاه‌های نانوحباب‌ساز، تولید و پرورش ماهی تقریبا دو برابر می‌شود.» علیمردانی همچنین عنوان می‌کند که استفاده از دستگاه‌های نانوحباب‌ساز باعث از بین رفتن تلاطم در سطح آب می‌شود به‌طوری که هنگام استفاده از دو روش قبلی، تلاطم موجود در آب استخر از بین رفته و هیچ تنشی در ماهی‌ها ایجاد نمی‌شود. در روش‌های قبلی ماهی‌ها برای دریافت اکسیژن به ناچار باید به سطح آب می‌آمدند اما با کمک این دستگاه‌ها، می‌توانند از تمام نقاط استخر اکسیژن دریافت کنند.
نانوحباب‌سازها و تصفیه پساب
به گفته او، ما درحال حاضر در تمام کشور فعالیت می‌کنیم و نتایج بسیار خوبی هم داشته‌ایم. در داخل کشور علاوه‌بر شیلات و موادغذایی در صنعت آب و پساب هم فعالیت می‌کنیم. در تصفیه پساب، هرچقدر سطح تماس بهتر شود، واکنش‌ها بهتر صورت می‌گیرد. ما در بخش میعانات گازی موفق شده‌ایم با دستگاه‌های نانوحباب‌سازی که در اختیار داریم، از پساب‌ها سولفورزدایی کنیم که بسیار موثر عمل کرده و تست‌ها موفقیت‌آمیز بوده‌اند به‌طوری که درحال انعقاد قرارداد با صنعت نفت هستیم. بازده ناشی از استفاده از این دستگاه به‌گونه‌ای است که از 2000 ppm سولفور موجود در پساب، با استفاده از دستگاه نانوحباب‌ساز توانستیم به 300 ppm برسیم که کاهش چشمگیری را شامل می‌شود.»
صادرات با 50 درصد قیمت بازار جهانی
علیمردانی در ادامه به «فرهیختگان» می‌گوید: «در نخستین قرارداد صادراتی این دستگاه، چندی پیش قراردادی را با کشور بلاروس برای صادرات دستگاه نانوحباب‌ساز Nanox منعقد کردیم و درحال حاضر این مهم انجام شده است. پیش از تولید این دستگاه در داخل، مشابه این دستگاه نانوحباب‌ساز را در کشور به‌عنوان نمونه وارداتی نداشتیم و تنها از دستگاه‌های air jet و «اسپلش» استفاده می‌شد. قیمت این دستگاه نانوحباب‌ساز در مقایسه با نمونه‌های مشابه خارجی با یک‌دوم قیمت یا 50 درصد کمتر از نمونه‌های خارجی عرضه می‌شود که به جرأت می‌توان گفت کیفیتی بالاتر از نمونه خارجی هم دارد. ما این دستگاه حباب‌ساز داخلی را بین 80 تا 100 میلیون تومان به فروش می‌رسانیم که در مقایسه با قیمتی حدود 160 تا 200 میلیون تومان نمونه خارجی، تا 50 درصد به نفع مصرف‌کننده تمام می‌شود و نمونه خارجی با قیمتی دوبرابری به خریداران عرضه می‌شود.» او تاکید می‌کند که ما در شرایطی دستگاه نانوحباب‌ساز تولید خودمان را با نصف قیمت بازار جهانی عرضه می‌کنیم که ابعاد و اندازه حباب‌های اکسیژن بسیار ریزتر از نمونه‌های آمریکایی و آلمانی است.
علیمردانی اشاره می‌کند که دستگاه نانوحباب‌ساز ساخت این شرکت در بخش شیلات و تولید ماهی در بلاروس مورد استفاده قرار می‌گیرد و درحال حاضر یک دستگاه به بلاروس فروخته شده است. ما به دنبال بهبود این دستگاه هستیم تا بتوانیم ابعاد و اندازه نانوحباب‌ها را کوچک‌تر کنیم تا بازدهی محصولات افزایش یابد و درنظر داریم علاوه‌بر کشور بلاروس که صادرات این دستگاه را آغاز کرده‌ایم، بتوانیم بعد از ارتقای دستگاه، امر صادرات دستگاه را برای صنایع شیلات و گلخانه به کشورهای عربی و منطقه هم تسهیل کنیم. یکی دیگر از کشورهای هدف که قرار است در گام‌های بعدی امر صادرات را به آن داشته باشیم، کشور ترکیه است که استفاده از دستگاه نانوحباب‌ساز را برای بخش کشاورزی ترکیه درنظر گرفته‌ایم و امیدواریم به‌زودی این صادرات هم در دستور کار شرکت قرار گیرد.
او تاکید می‌کند به‌طورکلی به دلیل کمبود منابع آبی در کشور و خشکسالی که به‌ویژه در سال‌های اخیر شاهد آن هستیم، تولید و استفاده از چنین دستگاه‌هایی که بازده محصولات را با کاهش مصرف آب افزایش می‌دهند، می‌تواند تا حد قابل‌توجهی بازده تولید محصول را در صنایع مختلف افزایش دهد.