ایران جزو 3 کشور دارنده تکنولوژی "نانوحباب‌ها" در دنیا / کاربرد در تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب تا احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها + تصاویر
"نانوحباب" یک تکنولوژی جدیدی است که در حوزه‌های مختلف تصفیه فاضلاب، تصفیه آب، کشاورزی، آبزی‌پروری و صنایع غذایی و همچنین احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها کاربرد دارد. در گفت‌و‌گویی به بررسی آخرین وضعیت این تکنولوژی در ایران و کاربردهای آن پرداخته‌ایم.
به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم، به حباب‌های گازی بسیار ریزی که اندازه قطر آنها کوچکتر از 200 نانومتر باشد اطلاق می‌شود. این حباب‌ها ویژگی‌های فیزیکی منحصر به فردی دارند که آنها را از حباب‌های معمولی متمایز می‌کند. از جمله مهمترین آنها می‌توان به پایداری طولانی مدت در داخل مایع به دلیل شناوری بسیار پایین و سطح باردار منفی اشاره کرد. کاربرد نانوحباب‌ها در صنایع مختلف گسترده بوده و کارایی بسیار بالای آنها ثابت شده است.
فناوری نانوحباب می‌تواند اثرات مثبت زیست‌محیطی داشته باشد. یکی از کاربردهای این فناوری، هوادهی دریاچه‌ها با نانوحباب و کمک به نجات دریاچه‌ها و جلبک‌زدایی از آنها است.
لایه رسوبی در دریاچه‌ها حاوی مواد آلی و معدنی است که در طول زمان در کف دریاچه انباشته شده است. این رسوبات می‌توانند از منابع مختلفی از جمله خاک فرسایش یافته، روان‌آب‌ها از زمین‌های مجاور و مواد گیاهی و جانوری در حال پوسیدگی به دست آیند. با گذشت زمان، این مواد می‌توانند در کف دریاچه جمع شوند و لایه‌ای از رسوبات را تشکیل دهند که در برخی دریاچه‌ها می‌تواند چندین متر ضخامت داشته باشد.
شرکت‌های دانش‌بنیان محدودی در راستای به کارگیری این فناوری در ایران شروع به فعالیت کردهاند که یکی از این شرکت‌ها، شرکت دانش‌بنیان "نانوحباب انرژی" است. برای آشنایی با این تکنولوژی جدید و ظرفیت‌های آن با عارف دادگستر؛ مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان "نانوحباب انرژی" به گفت‌و‌گو نشستیم که مشروح آن را از نظرمی‌گذرانید:
تسنیم: در ابتدا یک تعریفی از تکنولوژی "نانوحباب" و اینکه این فناوری چیست را ارائه دهید؟
یکی از مهمترین چالش‌هایی که در صنعت وجود دارد، موضوع اختلاط گاز و مایعات است و زمانی که می‌خواهید گازی را در داخل یک مایع حل کنید که این گاز می‌تواند اکسیژن یا اوزون باشد؛ علت ورود ما به این تکنولوژی و چالش مهمی که این فناوری می‌تواند برطرف کند اختلاط گاز درمایعات است؛ این باعث شد که راهکارهای مختلفی را در این حوزه دنبال کنیم و نهایتاً به این نتیجه رسیدیم که هرمقدار حباب با ابعاد بسیار ریز تولید کنیم (درداخل حباب گاز وجود دارد و این گاز می‌تواند هوا، اکسیژن یا اوزون باشد) و ابعاد این حباب را به سمت زیر 200 یا 300 نانومتر ببریم می‌توانیم این حباب‌ها را به شکل پایدار در داخل مایع نگه‌داریم.
به عنوان مثال در هوادهی، روش‌های مختلفی داریم که با سیستم‌های مرسوم، هوا را به سمت مایع که در صنعت "آب" است می‌دمند تا بتوانند از اکسیژن هوا استفاده کنند اما وقتی حلالیت اکسیژن با روش‌های مرسوم پایین است باعث می‌شود که شما هزینه‌های مصرفی، اجرایی و سرمایه‌گذاری بالا رفته و ازطرفی راندمان موردنیاز محقق نمی‌شود.
عارف دادگستر؛ مدیرعامل شرکت دانش‌بنیان در حوزه "نانوحباب‌ها"
اما این فناوری کمک می‌کند که شما با کمترین میزان گاز بیشتری راندمان را ایجاد کنید؛ طبق تعریف استاندارد، به طور کلی نانوحباب، حباب‌هایی هستند که ابعاد آن زیر 200 نانومتر است و درواقع زیر 200 نانومتر به نانوحباب معروف است و بالاتر از 200 نانومتر طبقه‌بندی‌های خاص خود را دارد یعنی زمانی که از 200 نانومتر به سمت میکرون و حباب بزرگتر پیش می‌رویم "میکرونانوحباب" تلقی می‌شود و از یک میکرون تا 100 میکرون به میکروحباب‌ها معروف هستند.
تسنیم: در رابطه با ویژگی‌های نانوحباب‌ها و کاربردهای آنها توضیح دهید؟
به واسطه اندازه بسیار ریز این حباب، شناوری این حباب بسیار پایین و نزدیک به صفر است، یعنی اگر در عمق 5 یا 10 متر این حباب‌ها در آب یا مایع تزریق شوند این حباب در همان نقطه باقی مانده و سرعت صعود به سمت بالای آن بسیار پایین و نزدیک به صفر است یعنی با این تکنولوژی گاز به اعماق پایین‌تر خواهد رسید.
حوزه‌های فعالیت در حوزه تصفیه فاضلاب، تصفیه آب، کشاورزی، آبزی‌پروری و صنایع غذایی توانسته‌ایم با این تکنولوژی، بهره‌وری بسیار قابل توجهی را ایجاد کنیم؛ برای مثال در حوزه تصفیه فاضلاب، یکی از مهمترین مراحلی که در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب انجام می‌شود "هوادهی" است یعنی اکسیژن مورد نیاز میکروارگانیسم‌هایی که کار تصفیه فاضلاب را انجام می‌دهند را تأمین می‌کنید.
آغاز فرآیند حمایت از مقالات حوزه فناوری نانو سال 2024/ حمایت از مقالات نانو تا سقف 100 میلیون تومانتا امروز تمامی تجهیزاتی که در این حوزه مورد استفاده قرار می‌گرفته وارداتی بوده است یعنی از هواده‌های سطحی تا بلوئرها که به کمک دیوفیوزرها این هوا را به داخل فاضلاب می‌دمند تا این اکسیژن میکروارگانیسم‌ها را تأمین کنند که مصرف انرژی بالا، هزینه‌های بسیار بالا و وابستگی ما به خارج از کشور را به دنبال دارد.
ما نخستین پروژه خود را در تصفیه‌خانه فاضلاب قیطریه انجام دادیم و تمام تجهیزات هوادهی را جایگزین کردیم و از فناوری نانوحباب توانستیم در تصفیه‌خانه استفاده کرده و نتایج خوب به دست آوردیم که از جمله این نتایج مثبت می‌توان به کاهش 30 درصدی هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، کاهش مصرف برق تا 60 درصد و کاهش هزینه‌های بهره‌برداری تا 60 درصد اشاره کرد.
پروژه تصفیه‌خانه فاضلاب
در حوزه تصفیه آب یکی از مشکلاتی که کشور چندین سال با آن درگیر بوده است بحث طعم و بوی آب شرب است که متأسفانه نارضایتی مردم را به دنبال داشته است. در این حوزه با "نانواوزون" یعنی نانوحباب‌هایی که داخل آن گاز اوزون است توانستیم بار بیولوژیکی تصفیه‌خانه را به شدت پایین آورده و ترکیبات مُولد طعم و بو را به میزان قابل توجهی اکسید کرده و از بین ببریم و این باعث شده است که ما در خروجی تصفیه‌خانه آب شرب، در آب طعم و بویی نداریم و همه آنها حذف شده‌اند.
پروژه تصفیه آب شرب
یکی از کاربردهای دیگر نانوحباب، آبزی‌پروری است که در این حوزه یک پروژه‌ای را در مزرعه پرورش ماهی قزل‌آلا در شهر ارومیه انجام دادیم و موفق شدیم با استفاده از این تکنولوژی، تراکم نگهداری را تا سه برابر بالاتر ببریم یعنی با همان امکاناتی که مزرعه داشت، فقط دستگاه‌های خود را در مزرعه نصب کردیم و صاحب مزرعه موفق شد در احجام مزرعه خود، سه برابر، ماهی بیشتری را پرورش بدهند.
با این تکنولوژی قادریم اکسیژن را در آب نگه‌داریم و یا هدررفت اکسیژن وجود ندارد و شما می‌توانید اکسیژن را به شکل همگن در تمامی استخرها به شکل یکنواخت پخش کنید که این باعث می‌شود که ماهی به شکل پراکنده در جای جای استخر حضور داشته باشد و مشکلی برای تأمین اکسیژن خود نداشته باشد.
پروژه پرورش ماهی قزل‌آلا
اگر اکسیژن آب پایین باشد ماهی‌ها دچار استرس می‌شوند و بیش از حد مشخصی قادر نخواهید بود که ماهی پرورش دهید چراکه اکسیژن به عنوان مهمترین فاکتور در مزارع آبزی‌پروری عمل می‌کند. با این تکنولوژی قادریم اکسیژن را به اندازه دلخواه در مزرعه آبزی‌پروری تأمین کنیم و به راحتی می‌توانیم تراکم نگهداری را افزایش دهیم یعنی در این مزرعه و در یک مترمکعب قبل و بعد از به‌کارگیری این فناوری، میزان برداشت و پرورش ماهی، ضریب 3 خورده است و این یک انقلابی در حوزه آبزی‌پروری است که تراکم نگهداری و ظرفیت تولید سالیانه خود را تا 300 درصد یا سه برابر بالاتر ببرید.
از مهمترین ویژگی‌هایی که این فناوری در آبزی‌پروری ایجاد کرد این بود که ضریب تبدیل غذایی به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کرد یعنی میزان خوراکی که به ماهی‌ها داده می‌شد بخش قابل توجهی از آن به گوشت تبدیل شد و از طرفی ضریب رشد قابل توجهی را ایجاد کردیم یعنی ماهی‌ها به سرعت به وزن رسیدند.
یکی دیگر از ویژگی‌های مثبتی که این فناوری در آبزی پروری ایجاد کرد موضوع "شفافیت آب" است. همانطور که می‌دانید در آبزی‌پروری، کدورت و ذرات معلق، خطرناک هستند اما با به‌کارگیری این فناوری، این چالش نیز برطرف شد.
در حوزه کشاورزی زمانی که اکسیژن آب آبیاری را با این فناوری بالا می‌برید باعث می‌شود که ریشه گیاه سالم‌تر باشد و تنفس گیاه به راحتی صورت بگیرد و ریشه سالم‌تر، جذب بهتر مواد مغذی را به دنبال دارد و هرچقدر این اتفاق، بهتر صورت بگیرد قطعاً هم به لحاظ کمی و هم کیفی می‌توانید محصول خود را ارتقا بدهید.
تسنیم: ظرفیت فناوری "نانوحباب" در حوزه کشاورزی چه مقدار است و چه کاربردهایی در این حوزه دارد؟
در این حوزه پروژه‌هایی در زمینه گلخانه‌های هیدروپونیک انجام دادیم؛ به عنوان مثال در محصولاتی مثل فلفل دلمه‌ای، گوجه و محصولات دیگر این فناوری به کار گرفته شده است و به طور متوسط 20 درصد بهره‌وری ایجاد کردیم که این برای محصولات مختلف، متفاوت است. یک محصولی 15 درصد رشد دارد اما یک محصول دیگر ممکن است تا 30 درصد افزایش تناژ تولید داشته باشد.
پروژه گلخانه هیدروپونیک
کاربرد این فناوری در صنایع غذایی به‌ویژه در صنعت بسته‌بندی گوشت و مرغ است. زمانی که شما بتوانید سطح بار میکروبی را کاهش بدهید باعث می‌شود که محصولات شما دیرتر فاسد شوند و این باعث می‌شود که شما با کاهش قابل توجه ضایعات مواجه باشید و این یک سودآوری بسیار مهم برای این صنعت به‌شمار می‌رود.
یکی دیگر از کاربردهای دیگر این فناوری، در احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها است در دریاچه‌های مخازن سرد که آب پشت سد است چون عمق زیادی بین 30 تا 60 متر و حتی بیشتر را داریم به مرور زمان با توجه به شرایطی که در جغرافیای منطقه‌ای وجود دارد یک لایه‌بندی حرارتی و نهایتاً یک تغذیه‌گرایی ایجاد می‌شود به این معنا که میزان جلبک افزایش پیدا می‌کند و زمانی که جلبک افزایش پیدا کند این جلبک‌ها در مرحله رشد خود، ترکیبات مُولد طعم و بو ایجاد می‌کنند که آب را آلوده می‌کند.
یکی از راهکارهای احیای دریاچه‌ها این است که لایه‌های زیرین را با این فناوری، تأمین اکسیژن کنید یعنی لایه‌های پایین‌تر در عمق 20 متری به مرور زمان که درحال تجربه شرایط بی‌هوازی هستند به شدت آلوده می‌شوند و میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی شرایط کیفی آب را آلوده می‌کنند.
معمولاً سالانه دو بار گردش فصلی داریم به این معنا که از دمای بالا به دمای پایین یا همان تغییرات هوای گرم به سرد و برعکس را داریم و این باعث می‌شود که "دانسیته" این دریاچه تغییر پیدا کند و آب مخلوط شود یعنی آب کف به سطح می‌آید و آب سطح به کف می‌رود؛ در اثر این اختلاط، آلودگی‌هایی که در لایه زیرین این دریاچه بودند در کل دریاچه سد پخش شده و همه جارو آلوده می‌کند. وقتی شما با این فناوری، اکسیژن لایه‌های زیرین را تأمین کنید بسیاری از مشکلات موجود برطرف خواهد شد.
تسنیم: در حوزه احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها چه فعالیتی انجام داده‌اید؟
با مدیریت منابع آب در حوزه مدیریت تالاب‌ها و دریاچه‌ها مذاکراتی داشتیم که سال گذشته قرار بود یک پروژه‌ای انجام شود که متأسفانه سد مدنظر خشک شود یعنی درحالی که همه مراحل کار انجام شده بود که دریاچه خشک شد اما مطالعات زیادی بر روی چند پروژه خاص انجام داده‌ایم تا در یکی از این پروژه‌ها وارد فاز اجرایی شویم.
تسنیم: چه چالش‌ها و مشکلات احتمالی در راه گسترش این فناوری در کشور وجود دارد؟ یا شما با چه مشکلاتی در مسیر پیشرفت خود با آن مواجه بودید؟
باتوجه به اینکه فناوری نانوحباب یک فناوری جدید است و خیلی‌ها هنوز اسم این تکنولوژی را نشنیده‌اند و بسیاری از مدیران سازمان‌ها هنوز با آن آشنایی ندارند. ازطرفی بسیاری از امکانات موجود ما برای سال‌های گذشته است به عنوان مثال در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، روش هوادهی همان روشی است که از 30 سال پیش تعریف شده و امروز نیز در حال استفاده است.
زمانی که شما با یک فناوری جدید قرار است تغییراتی را در سیستم گذشته و روتین ایجاد کنید با چالش‌های زیادی روبه‌رو هستید و برای رسیدن به فاز اجرایی یک‌مقدار زمان بیشتری احتیاج خواهیم داشت. در بحث‌های محیطی زیستی، هم نهادهایی از جمله معاونت علمی و ستاد نانو بایستی این فناوری را معرفی کنند تا استقبال لازم این فناوری در کشور صورت بگیرد.
تسنیم: هزینه به کارگیری این فناوری چه مقدار است؟ آیا این هزینه‌ها به گونه‌ای است که بهره‌برداران و مشتریان این فناوری بتوانند به این سمت سوق پیدا کنند؟
این هزینه‌ها با یکسری فرایندها به متقاضیان تعریف کنیم برای مثال در حوزه کشاورزی به متقاضی قیمتی را بابت دستگاه‌ها و خدمات خود اعلام می‌کنیم و در قبال این قیمت، افزایش و رشدی که در تناژ تولید خواهد داشت را یادآور می‌شویم؛ در احجام بزرگتر، این اعداد به دو یا سه ماه می‌رسد یعنی در مزارع بزرگتر، سرمایه‌گذاری که بر روی استفاده از این فناوری می‌شود بازگشت سرمایه آن دو یا سه ماهه تعریف شده است.
در آبزی‌پروری یک قرارداد با رقم بالا منعقد کردیم که این آبزی‌پرور با ما تصفیه حساب کرد یعنی بازخورد این فناوری در این حوزه به شکلی بود که با اینکه رقم قرارداد قابل توجهی بود به صورت تمام و کمال حساب خود را پرداخت کردند چرا که در یک مزرعه 100 تُنی در عرض یکسال این هزینه‌های دستگاه بازمی‌گردد.
تسنیم: وضعیت توجه دنیا به این فناوری چه مقدار است و کدام کشورها از فناوری "نانوحباب‌ها" استفاده کرده و برای رشد و تولید علم آن تلاش کردهاند؟
خاستگاه این تکنولوژی به کشور ژاپن و 20 سال پیش بازمی‌گردد یعنی ژاپنی‌ها در آن زمان به این تکنولوژی رسیدند و در صنایع استفاده کردند؛ با توجه به خروجی‌هایی که این تکنولوژی می‌تواند در صنایع مختلف ایجاد کند، رشد این فناوری در دنیا به‌سرعت پیش می‌رود؛ ما سه کشور داریم که به صورت واقعی در حال تولید نانوحباب هستند که شامل کشور ژاپن، ایران و آمریک است که دو شرکت مطرح آمریکایی در این حوزه در بسیاری از مناطق دنیا پروژه‌هایی را تعریف کردند.
در حوزه تصفیه فاضلاب و کاری که شرکت ما انجام داده است فعلاً در دنیا پیشگام هستیم و همچنین در تصفیه‌خانه آب نیز همینطور است یعنی آب از سد که وارد تصفیه‌خانه آب می‌شود یک مرحله "حذف جلبک" داریم که با این ظرفیت، فقط شرکت ما توانسته است به عنوان یک شرکت ایرانی این کار را انجام دهد.
تسنیم: یعنی در این حوزه با وزارت نیرو قرارداد دارید؟
بله. ما با شرکت مهندسی آبفا که زیرمجموعه وزارت نیرو قرارداد داریم و حُسن انجام کار نیز گرفتیم و تأییدیه‌های مختلفی را نیز در این حوزه دریافت کردیم؛ ما در تمام بخش‌ها تأییدیه‌های لازم را دریافت کردیم به عنوان مثال در بخش فاضلاب‌ها بعد از 4 سال موفق به دریافت تأیید‌یه‌ها شدیم.
تسنیم: فناوری نانوحباب چه ظرفیت‌هایی برای احیای تالاب‌های و دریاچه‌های آلوده کشور دارد؟
در تالاب انزلی تلفات پرنده‌های مهاجر را داشتیم زمانی که علت را جستجو کردیم متوجه شدیم که در اثر شرایط بی‌هوازی و نبود اکسیژن در آن آب و سمومی از جمله "بوتولیسم" بوده است؛ به عنوان مثال در تالاب میانکاله چند سال گذشته، حجم عظیمی از پرنده‌ها تلف شدند که دلیل آن نیز نبود شرایط بی‌هوازی و نبود اکسیژن بوده است.
تسنیم: درموضوع احیای تالاب‌های و دریاچه‌ها، آیا نمونه‌های موفق اجرا شده در دنیا وجود دارد؟
شرکت سولیتود آمریکا به صورت تخصصی در حوزه احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها فعالیت می‌کند که با دو شرکت "ناباس و مولی‌یر" آمریکا دو پروژه موفق انجام دادند و خروجی‌های آن به این شکل بوده است که توانستند فسفر، نیتروژن و کلروفیل آ را به طور قابل توجهی با استفاده از این فناوری کاهش دهند.
چند شرکت مطرح در ژاپن وجود دارد که یکی از آنها "آنزایی کانتتسو" است که در بحث احیای تالاب‌ها و دریاچه‌ها فعالیت کردند و نتایج موفقی را ارائه دادند.
