ندا اظهری، روزنامه‌نگار: فناوری نانو باتوجه به قابلیت‌هایی که دارد، در حوزه‌های وسیعی از علم و صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از پرکاربردترین صنایع، صنعت نفت است که یکی از قدیمی‌ترین حوزه‌هایی است و یکی از اصلی‌ترین حوزه‌های صنعت در کشور ما به‌شمار می‌رود و به‌دلیل همین گستردگی، یکی از مناسب‌ترین حوزه‌هایی است که می‌توان از فناوری‌های نانو در آن استفاده کرد. استفاده از نانو در بخش‌های مختلف می‌تواند کارآمدی این حوزه و تجهیزاتی را که به کار می‌روند، افزایش دهد. ایران به‌عنوان قدرت چهارم جهان در ارائه مقالات حوزه نانو، در بخش صنعت نفت و فناوری‌های نانو عملکرد قابل‌قبولی دارد که در ادامه به بخشی از آنها اشاره می‌کنیم. در ادامه، فناوری‌های نوینی در دنیا با کمک فناوری نانو مورد استفاده قرار می‌گیرند که یکی از آنها فناوری پلاسمای سرد است و در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد، اما یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان ایرانی توانسته با کمک این فناوری، دستگاهی تولید کند که هوا را تصفیه و ضدعفونی می‌کند و باتوجه به همه‌گیری کرونا و آلوده شدن هوا با این ویروس بسیار کاربردی است.

پتوی عایق (بلنکت آیروژل) برای جلوگیری از هدررفت انرژی

پتوی عایق یکی از محصولات تولیدشده با کمک فناوری نانو است که یکی از بارزترین ویژگی‌های آن تفاوت ضخامت فاحش آن با عایق‌های موجود در بازار است. معمولا در حوزه‌های مختلف به‌ویژه حوزه‌هایی که با انتقال حرارت سروکار دارند، در فضای لوله‌ها، دیوارها و درزها معمولا از لایه‌های عایقی استفاده می‌کنند که تا حد امکان از هدررفت حرارت و گرما جلوگیری کنند. این کار نه‌تنها از اتلاف حرارت جلوگیری می‌کند، بلکه هم در صرفه‌جویی هزینه‌ها و هم در بهبود کارآیی دستگاه‌ها و صنایع نقش مهمی دارند. ضخامت این پتوها به‌طور تقریبی یک‌سوم ضخامت عایق‌های مرسوم است که همان خواص و قابلیت‌ها و ویژگی‌ها را در خود حفظ کرده است. هزینه تولید این عایق‌ها مانند عایق‌های معمول است، اما با استفاده از این عایق‌های کم‌حجم نانو باوجود اینکه یک‌سوم حجم آن کم شده، فضای کمتری را در لوله‌ها و اتصالات اشغال می‌کند.
درحال حاضر، برای اگزاست توربین شرکت «سوکار»، همین محصول قرارداد شده و جایگزین محصول خارجی شده است. قیمت نمونه داخلی آن حدود یک‌سوم نمونه خارجی آن است که می‌تواند علاوه‌بر جلوگیری از خروج ارز از کشور، به تولید داخل هم کمک کند. این عایق، درواقع نوعی عایق حرارتی است که اجازه خروج حرارت را از منبع نمی‌دهد. در این عایق از الیاف نانوذرات «آیروژل» استفاده شده که سبک‌ترین ماده بعد از هوا است و داخل این عایق به‌کار رفته و به‌عبارتی، ضخامت 2 سانتی‌متری عایق‌های تولیدشده با فناوری نانو با عایق‌های معمولی که ضخامت عادی دارند، برابری می‌کند. از این عایق‌های نانو در توربین‌های گازی، کوره‌های دوار صنایع سرب و روی استفاده می‌شود. همچنین به‌عنوان لوله‌های انتقال گرم در پالایشگاه نفت هم یک نمونه به‌صورت پایلوت اجرایی شده و قرار است به‌زودی در پالایشگاه گاز هم به‌کار گرفته شود. این عایق نانویی قادر است تا 1200 درجه سانتی‌گراد حرارت و شعله مستقیم را تحمل کند و خروج منبع حرارتی را به تأخیر بیندازد. هزینه این عایق‌ها به‌دلیل استفاده از نانوذرات حدودا 10 درصد بالاتر از عایق‌های معمولی است، اما به‌دلیل مزیت‌هایی که دارد، در درازمدت به نفع شرکت‌ها و صنایع تمام می‌شود و جبران هزینه بالا را می‌کند.

زئولیت‌های جاذب در صنایع پالایشگاهی

در بحث زئولیت‌ها، شرکت شیمیایی «بهداش» محصول جدید خود را با عنوان زئولیت 4A و 3A عرضه کرده است. زئولیت، جاذب رطوبت است و در پالایشگاه‌های گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد و ازطریق یکی از شرکت «نیتل پارس» که به‌عنوان شرکت تامین‌کننده این جاذب‌ها برای پالایشگاه گاز کشور است، استفاده می‌شود. فضای بین صفحه‌ها باید به اندازه نانومتری باشد که زئولیت‌ها داخل آن قرار گیرند. این زئولیت‌ها بیشتر کاربرد تجاری دارند که در صنایع به‌عنوان جاذب‌های سطحی به‌کار می‌روند. از این محصولات در دنیا در تصفیه آب به‌عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود و همچنین در تولید پاک‌کننده‌های لباس و در کشاورزی و پزشکی هم کاربرد دارند. مرسوم‌ترین نوع زئولیت‌ها به شکل بلورهای رشته‌ای، ستونی و مختلط هستند، اما در قالب پودر هم تولید می‌شوند. زئولیت نوع A انواع مختلف 3A، 4A و 5A  دارد که هرکدام کاربردهای مختلفی دارند. از زئولیت‌های 4A در کشاورزی، بوگیر در محصولات خانگی، محصولات صنعتی شامل جاذب‌های نفتی و مشتقات آن و جداسازی گاز، کاربرد در رآکتور و رادیواکتیو، در محیط‌زیست به‌عنوان جذب فلزات سنگین و جذب آلودگی‌های نفتی، تصفیه آب و فاضلاب و صنایع پزشکی و درمانی استفاده می‌شود. علاوه‌بر این، زئولیت 3A هم علاوه‌بر صنایع پالایشگاهی و گازی، به‌عنوان جاذب در سیستم‌های تهویه و پنجره‌های دوجداره نیز به‌کار می‌رود. از مهم‌ترین کاربردهای این نوع زئولیت در صنعت پالایش و پتروشیمی و گاز می‌توان به رطوبت‌زدایی از گاز طبیعی و هوا، حذف آلاینده‌هایی مانند ترکیبات گوگردی، نیتروژن‌دار و کربن دی‌اکسید اشاره کرد.

سیال‌هایی برای حفاری و نگهداری چاه‌های نفت

در حفاری چاه‌های نفت که یکی از معمول‌ترین و پردردسرترین کارها در صنایع نفت و پالایشگاهی محسوب می‌شود، احتمال ریزش دیواره چاه و مسدود شدن دهانه و ازطرفی به خطر افتادن سلامت و جان کارگران وجود دارد. شرکت‌های تولیدی برای حل این مشکل اقدام به تولید نمونه محصولاتی کرده‌اند که می‌تواند ریزش چاه‌ها را رفع کند. «سیال تکمیل چاه» و «سیال نانو افزایه ناکل» هم جزء دو محصول نانویی هستند که در صنعت نفت مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیال تکمیل، محصول دانش‌بنیان شرکت «پتروپژوهان» است و سیال ناکل، حاوی جزء نانومتری است که اجازه ریزش سازه را هنگام حفاری به چاه نمی‌دهد و سعی می‌کند دیواره چاه را مستحکم کند. در این میان، سیال تکمیل، زمانی که چاه آماده شده، اضافه می‌شودو به‌دلیل سنگینی زیادی که دارد، اجازه خروج «پَکِر» را از داخل کیسینگ چاه نمی‌دهد. این محلول بسیار سنگین‌تر از سیال ناکل است. برای تعیین میزان استفاده از این سیالات، چاه‌های مختلف با هم فرق دارد و فشار مخزن متفاوت است. به‌عنوان مثال، برای سیال ناکل برای هر چاه بین 20 تا 38 بشکه استفاده می‌شود. برای سیال تکمیل به‌دلیل سنگین‌تر بودن، این مقدار کمی بالاتر است. در حال حاضر، این سیالات جایگزین ماده کلسیم بروماید می‌شود. این ماده هم هزینه‌بر است و سالانه 30 میلیون دلار از آن وارد می‌شود و بحث دیگر که مطرح می‌شود‌، آلودگی محیط‌زیستی آن است. بروماید موجود در این ترکیب، آلودگی محیط‌زیستی را به‌دنبال دارد. این سیال از نظر قیمت تفاوتی با کلسیم بروماید ندارد و تنها مزیتی که دارد، عدم آلودگی محیط‌زیستی ناشی از آن است و کاملا بی‌خطر است و هیچ‌آلودگی‌ای برای محیط‌زیست و چاه‌ها ندارد. اما در این میان، نانوافزایه ناکل جایگزین گِل روغنی می‌شود که از نظر قیمتی با گِل روغنی یا گِل گلایکلی یکسان است و مشکل محیط‌زیستی را حل می‌کند. در گِل روغنی از گازوئیل استفاده می‌شود که مشکلات خروجی آلوده‌کنندگی دارد. گِل گلایکلی گرانقیمت‌تر از همه اینهاست اما در چاه‌های کشور عمدتا از انواع روغنی استفاده می‌کردند. انواع گِل‌های روغنی این مشکل را داشتند که گازوئیل است و بعد از اتمام عملیات حفاری، گازوئیل به پساب تبدیل شده که معضل دومی برای چاه‌ها می‌شود. این ماده به‌دلیل داشتن «سیبیس» این مشکل را حل می‌کند و حتی اگر خروجی پسابی هم وجود داشته باشد، مشکلی برای سازند ایجاد نمی‌کند. این زئولیت‌ها مشابه خارجی دارند اما کاملا در داخل کشور بومی‌سازی شده‌اند.

دستگاه‌های ضدعفونی‌کننده هوای پلاسما

فرشته‌سادات طباطبایی‌قمی، مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان پویافناوران «یسان» تولیدکننده دستگاه‌های تصفیه هوا با استفاده از فناوی پلاسمای سرد است. او در گفت‌وگو با «فرهیختگان» می‌گوید: «ما در این شرکت از فناوری پلاسمای سرد استفاده می‌کنیم و درکنار آن، به صنایع مختلفی ورود کرده‌ایم. نخستین صنعتی که وارد آن شده‌ایم، صنعت بهداشت و درمان است. در این حوزه توانسته‌ایم دستگاه‌های تصفیه و ضدعفونی‌کننده هوا را تولید کنیم که موفق به کسب مجوزهای وزارت بهداشت هم شده و درحال تولید آن هستیم. طراحی صنعتی این دستگاه هم متعلق به شرکت است. صنایع دیگر هم به ترتیب لوازم خانگی و نساجی هستند. اتفاق پلاسمای سرد حالت چهارم ماده است و یسان هم از این رو انتخاب شده که این تکنولوژی به پاک شدن زمین کمک می‌کند. یسان دریاچه‌ای در گیلان است و آن را برای نام شرکت انتخاب کرده‌ایم.»  او می‌افزاید: «ما تصفیه، تهویه و ضدعفونی داریم. تصفیه، هواسازهایی است که در همه منازل وجود دارند؛ دستگاه ضدعفونی‌کننده یک سطح بالاتر است. در دستگاه‌های هواساز تنها ذرات را جذب می‌کنیم اما در ضدعفونی‌کننده، این ذرات را از بین برده و آنها را حذف می‌کنیم و عملکرد متفاوتی دارند. دستگاه ضدعفونی‌کننده هوا با فناوری پلاسمای سرد، هیچ ماده قابل مشاهده‌ای ندارد، بلکه حاوی محفظه‌ای است که از طریق آن هوا را مکش می‌کند و در آنجا اتفاقی مانند رعدوبرق رخ می‌دهد که ذرات و میکرواورگانیسم‌ها از بین می‌روند و هوای تمیز را خارج می‌کند. مبنای کار فناوری پلاسمای سرد، براساس استفاده از قطعات الکترونیکی است. این دستگاه مجهز به «پری فیلتر غشایی» است که توسط مشتری قابلیت تعویض دارد. فیلترهای این دستگاه از الیاف نانویی استفاده شده و با توجه به اینکه واحد پلاسمای سرد این دستگاه را خود شرکت ابداع کرده، به‌عنوان شرکت دانش‌بنیان شناخته‌شده‌ایم.»  مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان اشاره می‌کند که این دستگاه‌های تصفیه و ضدعفونی هوا، نمونه‌های خارجی هم دارند و کشورهای آمریکا، سوئیس، آلمان، کره، ژاپن نمونه‌هایی از این دستگاه را دارند. شرکت ژاپنی «شارپ» پیشگام درحوزه تولید این قبیل دستگاه‌های پلاسمای سرد است و نخستین دستگاه‌های ضدعفونی و تصفیه هوا بر پایه پلاسمای سرد را وارد بازار کرده است. این فناوری از سال 2013 در دنیا مورد استفاده قرار گرفته است. این دستگاه قادر است تمام میکرواورگانیسم‌ها را از هوا جداسازی و جذب کند. میکرواورگانیسم‌ها حاوی لایه‌ای لیپیدی هستند و تمام باکتری‌ها، میکروب‌ها و ویروس‌ها را جذب می‌کند. یون‌هایی که از دستگاه ساطع می‌شود، لایه لیپیدی این میکرواورگانیسم‌ها را احاطه می‌کنند و پروتئین آنها را خارج کرده و ویروس یا باکتری دیگر کارایی نداشته و از بین می‌روند. تمام بوهای نامطبوع و آلاینده‌های صنعتی هم جزء مواردی است که با این دستگاه‌ها به‌خوبی از بین می‌روند و تاییدیه‌های لازم در این مورد را هم اخذ کرده‌ایم.» او در ادامه به تاثیر این دستگاه در جذب و نابودی ویروس کرونا اشاره می‌کند و می‌گوید: «ما تاییدیه ویروسی از دانشگاه صنعتی اصفهان را هم گرفته‌ایم که با کارایی بالای 90 درصد توانسته در کمتر از 20 دقیقه ویروس را از بین ببرد. این دستگاه‌ها قابلیت دارند که محوطه‌ای به متراژ 100 تا 160 مترمربع را جوابگوست. به‌طورکلی متغیرهای زیادی روی عملکرد این دستگاه تاثیر می‌گذارند. در داخل کشور هم نمونه‌هایی از این دستگاه ساخته شده اما ما به‌عنوان پیشگام در تولید دستگاه‌های تصفیه و ضدعفونی‌کننده هوا فعالیت می‌کنیم که تفاوت قیمت بسیار بالایی با نمونه‌های خارجی دارد و همین امر باعث می‌شود که بتوانیم توجه را به خود جلب کنیم. نمونه آمریکایی این دستگاه بالای 10 هزار دلار به فروش می‌رسد اما نمونه داخلی ساخت شرکت ما با قیمتی یک‌دهم نمونه خارجی به فروش می‌رسد. با توجه به قیمت بسیار رقابتی که با نمونه‌های خارجی دارد، تاکنون حدود 350 دستگاه از آن را فروخته‌ایم. ما به‌لطف موفقیت در تولید این دستگاه در امر صادرات آن هم اقدام کرده‌ایم و به بغداد، عمان و ترکیه فروخته‌ایم و فروش خوبی داشته‌ایم اما هنوز هم نیاز به حمایت داریم. این دستگاه مجهز به «پری فیلتر غشایی» است که توسط مشتری قابلیت تعویض دارد. فیلترهای این دستگاه از الیاف نانویی استفاده شده است و با توجه به اینکه واحد پلاسمای سرد این دستگاه را خود شرکت ابداع کرده، به‌عنوان شرکت دانش‌بنیان شناخته‌شده‌ایم.»