چگونه فناوری نانو ناکارآمدی فرآیند ها و پسماند های صنایع را به حداقل رسانده و هزینه ها را کاهش می دهد؟
ناکارآمدی فرآیند ها (کمبود بازدهی، معضلات و…) و پسماند ها دو مبحث مهم در صنعت می باشند که نه تنها تاثیرات زیست محیطی قابل توجهی داشته بلکه هزینه بالایی بر دست صنایع مختلف باقی می گذارند. علی رغم روش های مختلفی که برای رفع این دو مبحث مهم توسعه داده شده اند، ناکارآمدی فرآیند ها و پسماند ها همواره وجود دارند که این موضوع نشان دهنده ناکافی بودن بازدهی روش های اتخاذ شده است. حالا با ظهور فناوری نانو و تحقیقات مختلفی که روی عملکرد نانو مواد طی سالهای اخیر صورت گرفته مشخص شده است که فناوری نانو به راه حلی ضروری برای مشکلات صنایع تبدیل شده است.
ناکارآمدی فرآیند ها و پسماند های صنایع
تصور ما از موضوع پسماند ممکن است محدود به خروج پساب های صنعتی به آبراه ها یا تلنبار شدن محصولات پلاستیکی در سح آب دریا و طبیعت باشد. اما نکته ای که وجود دارد این است که در دنیای مدرن امروز موضوع پسماند پیچیده تر از آن است که تصور می کنیم و پسماند حاصل شبکه ای بهم پیوسته از ناکارآمدی هاست که همگی آنها منجر به تولید حجم عظیمی از پسماند می شوند. از انرژی های هدر رفته در نیروگاه ها تا فاسد شدن مواد غذایی پیش از رسیدن به مصرف کننده، از حجم زیاد گاز های خروجی کارخانجات تا دور انداخته شدن محصولاتی که مدل های جدید تر آنها وارد بازار شده اند. همگی این ها هدر رفت مواد در اثر ناکارآمدی فرآیند هاست. برای درک بهتر این موضوع می توان پسماند ها را بصورت زیر دسته بندی کرد:
- پسماند های کشاورزی: شامل بقایای محصولات کشاورزی، هدر رفت محصولات در اثر آفات و بیماری های گیاهی (40%) و فساد مواد غذایی در سرتاسر زنجیره تامین می شود.
- پسماند های انرژی: شامل70% از انرژی تولیدی جهان که به شکل های مختلف چه در حین تولید و چه در حین انتقال هدر می رود. همچنین شامل هدر رفت انرژی توسط تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی که در حالت خاموش یا استندبای قرار دارند می شود.
- پسماند های مایع: پساب های صنعتی که وارد منابع آب می شوند.
- پسماند های گازی: شامل گازهای خروجی از کارخانجات، نیروگاه ها و وسایل نقیله می شود.
- پسماند های جامد: شامل زباله های پلاستیکی، الکترونیکی و….. می شود.
- ناکارآمدی منابع یا فرآیند ها: ناکارآمدی منایع یا فرآیند ها خود عاملی موذی در تولید پسماند ها هستند. بعنوان مثال طراحی و توسعه ضعیف محصولات که ماندگاری پایین داشته و هدر رفت آنها را افزایش می دهد، زنجیره های تامین ضعیفی که هدر رفت آنها بیشتر از تامینشان است و یا فرسودگی زودرس محصولات و موارد بسیار دیگر.
سالیانه 2/5 میلیون تن پسماند غذایی، 70% پسماند انرژی و کاهش شدید منابع توسط ناکارآمدی فرآیند ها حاصل می شوند که همگی آنها تاثیرات تهدید کننده ای بر آینده محیط زیست و اقتصاد دنیا می گذارند. با توجه به این آمار عجیب مشخص می شود که برطرف کردن معضلات پسماند و ناکارآمدی ها بسیار حیاتی می باشد.
سنتز سبز (Green Synthesis)؛ روشی عاری از آلایندگی و بر پایه مواد زیستی
اهمیت و نقش فناوری نانو
نوآوری های فناوری نانو نشان می دهند که چگونه صنایع می توانند به سمت پایداری بیشتر در کاهش پسماند و ناکارآمدی فرآیند ها حرکت کنند. فناوری نانو ابزارهای کاربردی ای را ارائه می دهد که از هدر رفت مواد غذایی، هدر رفت انرژی و ناکارآمدی ها را جلوگیری کرده و تاثیر قابل توجهی بر کاهش هزینه ها می گذارند.
در حوزه انرژی، نانو مواد در حال متحول کردن تمامی بخش ها هستند، از تقویت بازدهی پنل های خورشیدی تا افزایش ظرفیت ذخیره سازی باتری ها (جلوگیری از هدر رفت انرژی). نانو مواد باعث شده اند تا سلول های فتوولتائیک بتوانند بازه وسیع تری از امواج نور سفید را جذب کنند بدون اینکه منجر به افزایش هزینه تولید آنها شوند. نانو کامپوزیت ها در بخش ذخیره سازی انرژی کمک کرده اند تا بازیافت و استفاده مجدد از حرارت هدر رفته در فرآیند ها امکان پذیر گردد (یکی از عوامل هدر رفت 70 درصدی انرژی جهانی).
صنایع و کارخانجات از فناوری نانو استفاده می کنند تا پسماند ها را در مبدا حذف کرده و هدر رفت محصولات نهایی را کاهش دهند. استفاده از نانو کاتالیست ها در فرآیند های شیمیایی باعث شده است تا محصول نهایی با بالاترین خلوص و کیفیت تولید شده و میزان محصولات جانبی (ناخالصی ها) به حداقل برسند. به کارگیری نانو مواد بعنوان افزودنی کمک کرده است تا مواد مستحکم تر، سبک تر و با دوام تر شده و عمر مفید آنها افزایش یابد. در بخش بسته بندی مواد غذایی، استفاده از فناوری نانو باعث شده است تا امکان کنترل تازگی مواد غذایی فراهم شده و فرسودگی زودرس محصولات غذایی جلوگیری شود (کاهش هدر رفت محصولات غذایی). این موارد بخشی از دستاورد های نانو تکنولوژی در رفع ناکارآمدی فرآیند ها و کاهش پسماند ها در صنایع مختلف می باشند.
نانو تکنولوژی بر خلاف سایر راه حل های توسعه داده شده برای مشکلات و معضلات صنایع، راه حلی بنیادی ارائه می دهد که می تواند در تمامی صنایع بکار گرفته شود. بعنوان مثال اساس راه حلی که فناوری نانو برای تقویت دارو رسانی در پزشکی ارائه می دهد برای حل معضلات محیط زیستی نیز کاربرد دارد. اساس علمی بکار رفته در بهبود عملکرد سلول های خورشیدی با استفاده از تکنولوژی نانو برای تولید بسته بندی های زیست تخریب پذیر نیز یکسان است. این مثال ها همگی نشان می دهند که فناوری نانو راه حلی است که بصورت بنیادی و دراز مدت به اقدام به برطرف کردن مشکلات و معضلات می کند و این موضوع نه تنها هزینه های گزاف را کاهش می دهد بلکه منجر به پیشرفت صنعت می گردد.
نتیجه گیری
فناوری نانو امروزه دیگر بعنوان یک گزینه در صنعت مطرح نیست بلکه به موضوعی ضروری تبدیل شده است که تمامی صنایع باید برای حل مشکلات، ناکارآمدی ها و کاهش هزینه های خود به آن تکیه کنند. کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت بصورت تدریجی بوده و در حال حاضر تعداد صنایع مصرف کننده این فناوری هر روز افزایش می یابد. دستاورد های بنیادین فناوری نانو کمک می کند معضل بزرگ صنعت یعنی پسماند ها با کمترین هزینه و بالاترین بازدهی برطرف شود.
