ندا اظهری، خبرنگار گروه دانشگاه: برخلاف بسیاری از رقابت‌ها و مسابقات جهانی که معمولا کشورهای آمریکایی یا اروپایی پایه‌گذار آنند، این بار ایران دست به کار شده و با بنیان نهادن نخستین المپیاد نانو در دنیا، موجی را در سراسر جهان به راه انداخته است که مورد استقبال سایر کشورها نیز قرار گرفته است. المپیاد بین‌المللی نانو به پیشنهاد ایران شکل گرفت و نخستین دوره آن در سال 2018 برگزار شد. از آنجایی که هسته اولیه این المپیاد از سوی ایران تشکیل شده، ایران به عنوان دبیرخانه دائمی این المپیاد شناخته شده است. نخستین دوره این المپیاد در ایران و با حضور 8 کشور تایوان، مالزی، روسیه، کره جنوبی، آلمان، ایتالیا، انگلیس و ایران برگزار شد. طبق قوانین INO (المپیاد بین‌المللی نانو)، هر دو سال قرار است این رقابت برگزار شود. بنابراین، دومین دوره این المپیاد قرار بود در سال 2020 طبق درخواست عمان برای میزبانی، در این کشور برگزار شود که به دلیل شرایط به وجود آمده به دنبال شیوع کووید، بسیاری از رویدادها در دنیا لغو شد و امسال دور دوم آن در مالزی برگزار شد.
در روزهای گذشته تیمی از ایران در رقابت‌های المپیاد نانوی مالزی شرکت کرده بود که درنهایت، موفق به دریافت مدال طلا و کسب رتبه نخست شد. در این رقابت دو‌روزه که در کوالالامپور مالزی برگزار شد، طرح های انتخابی، درباره چالش‌های جهانی در حوزه های کاربردی نانوفناوری در توسعه و تولید انرژی‌های جدید (جایگزین) شامل انرژی بادی، خورشیدی، هسته‌ای، جزر و مد، زمین گرمایی و زیست توده‌ای و سوخت هیدروژنی بود. در این میان، طرح دانشگاه صنعتی اصفهان با موضوع «تولید سوخت پاک از هیدروژن با بهره‌گیری از نور خورشید» از بین 15 طرح پژوهشی دانشگاه‌های ایران انتخاب و راهی المپیاد مالزی شد. در ادامه با رمضی، کارشناس امور بین‌الملل ستاد توسعه فناوری نانو و میکرو؛ میرزایی، خبرنگار و فعال رسانه‌ای؛ و دو نفر از اعضای تیم اعزامی به مالزی گفتوگو کردیم.
با بالاترین امتیاز اول شدیم
افشین رمضی، کارشناس امور بین‌الملل ستاد توسعه فناوری نانو و میکرو که به عنوان عضو ستاد فناوری نانو و میکرو، تیم ایرانی را در مسابقات المپیاد مالزی همراهی می‌کرد، در گفتوگو با «فرهیختگان» درباره کم و کیف تشکیل المپیاد نانو عنوان کرد: «بعد از فعالسازی مجدد کمیته راهبری و دبیرخانه، دومین دوره این المپیاد، بعد از دو سال وقفه، امسال 2024 به میزبانی مالزی برگزار شد که نمایندگانی از پنج کشور آسیایی شامل ایران، تایلند، مالزی، هنگ کنگ و تایوان در رویدادی دو‌روزه در کوالالامپور با ارائه طرح‌های علمی و تجاری در حوزه نانو با هم به رقابت پرداختند. تیم ایران از دانشگاه صنعتی اصفهان در قالب یک تیم سه نفره متشکل از دو نفر از دانشجویان به همراه استادشان حضور داشتند که به عنوان بهترین تیم با توجه به سه فاکتور دارای اهمیت و مدنظر از سوی داوران انتخاب شدند. این سه فاکتور شامل حوزه نوآوری، علم و فناوری و قابلیت تجاری‌سازی محصول بود که امتیاز تیم ایران در مجموع سه فاکتور از سایر تیم‌ها بالاتر شد و عنوان بهترین تیم را از آن خود کرد و موفق به کسب مدال طلا شد. برای دور بعدی هم کشور تایوان از قبل درخواست میزبانی داده بود که قرار است در سال 2026 میزبانی این مسابقات را بر عهده داشته باشد.
رمضی درباره کاسته شدن از کشورهای شرکت‌کننده در دوره دوم در مقایسه با دور نخست بیان کرد: «محدودیتی برای حضور تیم‌ها در این مسابقات نیست اما نکته‌ای که وجود دارد، این است که تیم‌ها باید برای حضور در این رقابت نامه‌ای رسمی از سوی وزارت علوم کشور خود مبنی بر نماینده بودن تیم حاضر، به دبیرخانه ارائه کنند. علت اینکه در دوره اول و دوم تیم‌ها از کشورهای مختلفی حضور داشته‌اند، این است که ما در دوره نخست به عنوان میزبان و دبیرخانه دائمی تلاش کردیم اطلاع‌رسانی کرده و تیم‌های بیشتری حضور داشته باشند. اما کاهش تعداد کشورهای حاضر برای دور دوم المپیاد، یکی به علت وقفه طولانی بین دو دوره است و دیگر دلیل اینکه روال نهایی شدن و دریافت بودجه اختصاص‌یافته به برگزاری این رقابت مراحل اداری طولانی مدتی را طی کرد و از این رو، زمان کافی برای اطلاع‌رسانی به تیم‌ها در اختیار میزبان قرار نداشت. حتی درخواست‌هایی از کانادا، کره و کشورهای دیگر هم داشتیم اما در زمان کمی که تا المپیاد باقی مانده بود، کشورها زمان لازم برای انتخاب و آماده‌سازی تیم‌ها در اختیار نداشتند. اما سایر کشورها نیز برای حضور در دور سوم این رقابت‌ها اعلام آمادگی کرده‌اند.
عضو تیم برتر المپیاد بین‌المللی نانو، جزئیات ایده‌ای را تشریح کرد که به حل مشکل آلودگی هوا کمک می‌کند
هیدروژن سبز؛ جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی
تیم سه‌نفره ایران از دانشگاه صنعتی اصفهان در رقابت المپیاد بین‌المللی نانو که دومین دوره آن روز دوشنبه به پایان رسید، موفق به کسب رتبه نخست شدند. حمیدرضا قربانی دانشجوی دکترای مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان، نیما دهقان دانشجوی کارشناسی مهندسی مواد و برنده دو دوره مدال طلا و نقره المپیاد ملی نانوفناوری و مسعود عطاپور از اعضای هیئت‌علمی دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان به‌عنوان استاد راهنما اعضای این تیم سه‌نفره را تشکیل داده بودند. در ادامه برای آشنایی بیشتر با این تیم به گفتوگو با حمیدرضا قربانی پرداخته‌ایم. او دانشجوی دکترای مهندسی مواد از دانشگاه صنعتی اصفهان است و مراحل گوناگون طی‌شده تا حصول موفقیت در المپیاد جهانی را روایت کرده است.
چه شد که تصمیم گرفتید در المپیاد جهانی نانو شرکت کنید؟
برای افرادی که در مسابقه ملی یک یا دو دوره قبل نانو یا در المپیاد قبلی مدال‌آور بوده و در نانواستارتاپ‌ها شرکت کرده بودند، پیامکی از سوی ستاد ارسال شد و از آنجایی که دهقان هم در دوره دوازدهم و سیزدهم مسابقات ملی نانو جزء مدال‌آوران بود پیامکی برای او ارسال شد و به این واسطه با برگزاری این المپیاد مطلع شدیم و تشکیل تیم دادیم و پروژه خود را ارائه کردیم.
از فعالیت گروهی خود در قالب تیم دانشگاه صنعتی اصفهان (ایران) بگویید. چگونه آماده رقابت شدید؟
طرحی که برای شرکت در المپیاد بین‌المللی نانو ارائه دادیم تولید هیدروژن سبز و ارزان‌قیمت با استفاده از روش فوتوالکتروشیمی است که در این روش، نور خورشید به «فوتوآند» طراحی‌شده برخورد کرده و هیدروژن تولید می‌شود. در این بین، هم سنتز «فوتوآند» یک روش سبز محسوب می‌شود و هم هیدروژن تولیدی به دلیل استفاده از نور خورشید و جایگزینی آن با انرژی برق، به عنوان یک روش سبز و دوستدار محیط زیست شناخته می‌شود. به این دلیل که در تولید هیدروژن به این روش، از انرژی برق استفاده نمی‌شود، هزینه برق مصرفی به منظور شکافت آب با برق در این بین حذف می‌شود. درواقع، در این روش تولید هیدروژن نیز شکافت آب اتفاق می‌افتد اما این شکافت آب با استفاده از نور مستقیم خورشید اتفاق می‌افتد. نوآوری به‌کاررفته در این طرح برای بخش «فوتوآند»، ترکیبات و مواد جدیدی است که کارایی را بهبود بخشیده است. علاوه براین راه‌حلی که در این طرح صورت گرفته، نوین است که تاکنون در دنیا انجام نشده است.
از چه فناوری نانویی در این طرح استفاده شده است؟
از فناوری نانویی که در این طرح استفاده شده، می‌توان به نانولوله‌ها و غشایی از پوشش‌هایی اشاره کرد که قابلیت تقویت خواص نوری و الکترونی را داشته و مطابق با پوشش‌های نانوساختار و نانوذرات است. این طرح با روش آنادایز تولید شده است.
هدفتان از انتخاب این طرح چه بود؟
آلودگی هوا یکی از جدی‌ترین چالش‌های روز دنیاست و انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و CO2 علاوه بر این که باعث گرمایش هوا شده، آلودگی هوا را نیز به دنبال دارد. با نگاهی به آمار‌های جهانی خواهید دید که سالانه تعداد قابل‌توجهی از افراد جان خود را از دست می‌دهند. در این میان در اصفهان و شهر‌های بزرگ در ایران نیز با آلودگی هوا مواجهیم که عامل اصلی تعطیلی‌ها در زمستان و روزهای حساس با افزایش سطح آلودگی به شمار می‌روند. بنابراین، هدف از انتخاب این طرح این بود که انرژی پاک در دسترس قرار گیرد و بتواند جایگزین سوخت‌های فسیلی شود؛ چرا که این هیدروژن سبز تولیدی با سوختن تنها تولید بخار آب می‌کند و دیگر گاز آلاینده‌ای تولید نمی‌کند. به همین دلیل می‌توان با جایگزینی این فناوری در سال‌های آینده با آلودگی هوا خداحافظی کرد.
با توجه به هدف ارائه این طرح که اشاره کردید، این طرح قرار است چه چالشی را از کشور و دنیا برطرف کند؟
چالش اصلی را که در پاسخ قبلی اشاره کردم اما درواقع، این طرح قرار است چالش انرژی پاک را در دنیا برطرف کند و به پایداری جهان کمک کند که به دنبال آن، در نهایت آلودگی حاصل از تولید سوخت‌های فسیلی نیز از بین می‌رود و می‌تواند برای خودرو‌هایی که با هیدروژن کار می‌کنند و نیز برای صنایع فولادی برای تولید فولاد سبز با کمک گرفتن از هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد. علاوه براین از این طرح می‌توان برای صنایع شیمیایی و هر فضایی که به هیدروژن نیاز داشته باشند، استفاده کرد. وجود این هیدروژن سبز تولیدشده می‌تواند جایگزین شده و آلودگی هوای ایجادشده را برطرف کند.
آیا مشابه داخلی یا خارجی از این طرح وجود دارد؟
مشابه این طرح در دنیا در مراکز مهم و استراتژیک دنیا ازجمله چند دانشگاه مطرح دنیا ازجمله دانشگاه MIT، دانشگاه EPLF (دانشگاه پلی تکنیک فدرال لوزان) و دانشگاه استنفورد یا دانشگاه‌های ژاپن در حال اجراست. این طرح در بالاترین سطح دانشگاه‌های دنیا در حال اجراست اما به این دلیل که به عنوان یک طرح جدید در دنیا مطرح شده است مدتی نیاز به مطالعات و کار‌های پژوهشی بیشتری دارد تا بتواند به طور مؤثری مورد استفاده قرار گیرد.
آیا می‌توان برای این طرح مزیت رقابتی نسبت به نمونه‌های خارجی اشاره کرد؟
نمی‌توان گفت که نمونه مشابه خارجی از این طرح وجود دارد به دلیل این که تنها ایده تکرار شده است. به عنوان مثال، فرض کنید قرار است خودروی برقی تولید شود اما خودرو‌های برقی با یکدیگر متفاوتند. ایده این کار نیز این بوده است که از نور مستقیم خورشید طی فرایند شکافت‌ها، هیدروژن سبز تولید شود. این ایده‌ای است که در سطح جهانی روی آن کار می‌شود. بنابراین نمی‌توان گفت که به دلیل دارا بودن مشابه خارجی فاقد نوآوری و مزیت رقابتی است. در این زمینه جای پیشرفت و رقابت بسیاری وجود دارد و به‌طور قطع، در سال آینده نیز جزء برترین ترند‌ها خواهد بود. برترین دانشگاه‌های دنیا که نمونه‌های مشابه خارجی را تولید کرده‌اند، به‌راحتی اطلاعات مواد تشکیل‌دهنده را در اختیار ما قرار نمی‌دهند بنابراین ماده‌ای که در تولید این هیدروژن پاک به کار رفت، از نظر دوام، عمر و کارایی پوشش در تولید مقدار هیدروژن با نمونه‌های خارجی متفاوت است و مزیت رقابتی در این زمان خود را نشان می‌دهد. این مزیت می‌تواند در حجم تولید، مقدار هیدروژن تولیدی، دوام و سبک و مدل آن وجود داشته باشد. فقط ایده اولیه آن مشترک است که اگر سطح مقالات و پتنت‌ها را در نظر بگیریم همه حوزه‌ها به این شکل است و به این صورت نیست که طرح کاملاً مشابه نمونه خارجی باشد زیرا ما اطلاعات دقیقی از مدل خارجی نداریم و آن‌ها نیز در این سطح فناوری اطلاعاتی را در اختیار دیگران قرار نمی‌دهند.
آیا نمونه مشابه داخلی هم وجود دارد؟
من در کشور طرح مشابهی را سراغ ندارم که هیدروژن سبز تولید کرده باشد. ممکن است مشابه این طرح به‌صورت تحقیقاتی انجام شده باشد اما به مرحله‌ای نرسیده‌اند که با این روش هیدروژن تولید کرده و تجاری‌سازی شده باشد.
در حال حاضر این طرح در چه مرحله‌ای قرار دارد؟آیا در حد طرح است یا به مرحله تجاری‌سازی رسیده است؟
طرح ارائه‌شده از نظر صنعتی در مرحله 4 و 5 TRL قرار دارد به‌طوری که نمونه‌های آزمایشگاهی از آن ساخته شده است اما باید طراحی‌های نهایی انجام شود تا تست‌های پایانی و آماده‌سازی‌ها انجام شوند و به مرحله تولید و تجاری‌سازی برسد. برای رسیدن طرح تا مرحله تجاری‌سازی به سرمایه‌گذاری و مراحل تکمیلی‌تر نیاز دارد.
با توجه به فاکتور‌هایی که در المپیاد بین‌المللی نانو برای انتخاب طرح برتر مدنظر قرار گرفت، طرح «هیدروژن سبز» از چه منظری حائز رتبه نخست شد؟
این طرح از نظر زیست محیطی و پایداری از اهمیت بالایی برخوردار است. بحث چالش گرمایش جهانی، چالش آلودگی ناشی از CO2 و چالش مرگ و میر ناشی از CO2 که در هر دقیقه 13 نفر بر اثر آلودگی هوا جان خود را از دست می‌دهند، قرار است با فناوری «هیدروژن سبز» برطرف شود و بتوانیم با کمک آن آلودگی هوا را از بین ببریم. اگر جست‌وجویی در حوزه انرژی‌های پاک داشته باشید جزء ترند‌های اصلی دنیاست که تولید سوخت پاک از هیدروژن مورد توجه بسیاری از پژوهشگران دنیا قرار گرفته است. اگر ثبت مقالات و پتنت‌ها را مشاهده کنید در سال‌های اخیر به‌شدت افزایش داشته است. این موضوع یعنی سوخت پاک جزء اولویت‌های اصلی مجامع علمی دنیاست که کشورهای مطرح دنیا نیز در این حوزه فعالیت می‌کنند به‌طوری که بین 7 تا 8 درصد CO2 تولیدشده در دنیا در سال 2021 ناشی از تولید فولاد یا احیای آهن بوده است. کشورهای مختلف در حال تحقیق روی این موضوعند که بتوانند با دانش و فناوری‌هایی که در اختیار دارند، بتوانند مسیر تولید آهن از هیدروژن سبز را امکان‌پذیر کنند. در این میان آلمان و سوئد از جمله کشورهای فعال در این حوزه‌اند که کار‌هایی را نیز انجام داده‌اند. در سوئد یکی دو مورد آزمایشی از این فناوری انجام شده است. البته در مراحل بعدی می‌توان به منظور کاهش آلودگی از این فناوری در تولید خودرو نیز استفاده کرد. شرکت «پتروناس» به عنوان یکی از شرکت‌های فعال در حوزه نفت و گاز در کشور مالزی نیز به‌طور جدی در حوزه تولید هیدروژن و انرژی‌های پاک فعالیت می‌کند به‌طوری که هم آموزش تولید این فناوری را به کودکان و نوجوانان خود در مجموعه‌های علمی آموزشی دنبال می‌کند و درمجموع پروژه‌های بزرگی را برای پیشبرد این فناوری در کشور اجرا می‌کند. در مقایسه کشور ما با مالزی، چنین آموزش‌هایی در سنین کودک و نوجوان در داخل ایران اتفاق نمی‌افتد.
درباره رقابت تیمتان با رقبای حاضر در المپیاد بگویید.
رقابت در سطح بالایی صورت گرفت به‌ویژه تیم مالزی که تمرکز آن‌ها روی هیدروژن پاک و انرژی سبز بود و همچنین مجموعه‌هایی نظیر «پتروناس» که در این کشور در زمینه هیدروژن و آموزش‌های مربوط به آن فعالیت می‌کردند، تیم خوبی را ارائه داده بودند. همچنین دانشگاه‌های مالزی، جزء دانشگاه‌هایی با رتبه‌های بالایی بودند که با ما رقابت می‌کردند. ما چند رقیب اصلی در این مسابقه داشتیم و به‌طور کلی این رقابت‌ها از سطح خوبی برخوردار بود.
