به کارگیری فناوری نانو در محیط زیست؛ آری یا نه ؟

نانوتكنولوژی بعنوان یك فنا وری كاربردی در دهه‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. كاربرد این فناوری در حوزه های مختلف، متفاوت است. این فناوری با تولید محصولات متنوع در بخش های شیمی، انرژی و محیط زیست كاربرد فراوانی دارد.
البته قبل از استفاده از محصولات این فناوری در محیط زیست، لازم است ارزیابی دقیقی از تأثیرات مثبت و منفی كاربردآنها بر محیط زیست صورت گیرد. در مطلب زیر به برخی جنبه‌های مثبت و منفی استفاده از فناوری نانو در محیط زیست پرداخته شده است.
● مقدمه
فناوری نانو از همگرایی علوم فیزیك، شیمی و زیست شناسی به وجود آمده است. نانو دارای ریشه یونانی می‌باشد. این فنا وری توانایی كار در سطح اتم و ایجاد ساختارهایی كه نظم مولكولی كاملاً جدیدی دارند را فراهم می آورد. ماده اصلاح شده در مقیاس نانو، خصوصیات جدید و مفیدی را دارا می‌گردد كه قبلاً در آن مشاهده نمی‌شد.
بسیاری از متخصصان، محققان، مهندسان و دانشمندان علوم اجتماعی و سیاستمداران معتقدند كه فناوری نانو موجب تغییرات مهمی در جامعه می‌شود و این تغییرات می‌‌تواند به اهمیت تغییرات حاصل از ساخت كامپیوتر ارزیابی شوند. فناوری نانو این امكان را ایجاد می‌كند كه مواد جدیدی تولید كنیم، موادی كه به صورت بالقوه می‌تواند اثرات مثبت یا منفی روی محیط زیست و بهداشت داشته باشند.
● تأثیرات سودمند فناوری نانو بر محیط زیست
فناوری های امیدبخش شامل حسگرها یا سنسورها و سایر دستگاه های به كار رفته برای آشكار سازی آلودگی و برطرف نمودن آنها می باشد. برخی كاربردهای سودمند فناوری نانو در ذیل آورده شده است:
▪ سنسورها یاحسگرها
انواع گسترده‌ای از حسگرهای زیستی و روش های مربوطه در طی چند سال گذشته در بازار معرفی شده‌اند. این دستگاههای آنالیتكی از عناصر تشخیص بیولوژیكی تشكیل می‌شوند كه با آشكارسازی های سیگنال مرتبط هستند (مثلاً آنزیمها، میكروارگانیزم‌ها و غیره). این دستگاهها نسبت به حضور و غلظت آنالیست واكنش داده و پاسخی قابل اندازه‌گیری تولید می‌كنند. نانو مواد و نانو ساختار‌های جدید مانند نانوذرات، نانوكریستال‌ها، نانو لوله‌های كربنی، نانوالیاف و فیلم نازك بعنوان دستگاه های حسگر مشخص شده‌اند، نانوذرات كاربردهای بسیاری در سنسورها دارند.
نانوذرات، نانوكریستال‌های نیمه‌ هادی درخشان و نقاط كوانتومی دسته‌ای از نانوحسگرهایی هستند كه توانایی آشكار كردن سموم موجود در محیط را دارند و مشخص شده است كه نانو كریستال‌ها و نقاط كوانتومی همراه با پادتن‌ها می‌توانند بطور همزمان چهار نوع سم را آشكار نمایند.
این نوع نانوسنسورها برای آشكارسازی همزمان چند آلاینده در نمونه‌های آب یا خاك با ظرفیت آشكارسازی حساسیت بالا به كار می‌رود، تحقیقات زیادی بر روی نانوساختارهای لوله‌ای و متخلخل از قبیل نانو لوله‌های كربنی انجام شده است، این نانوساختارها در حسگرهای زیستی برای افزایش كیفیت و فعالیت بیومولكول های ساكن استفاده می‌شوند. خواص ابعادی، شیمی سطح و الكترونیك نانولوله‌های كربنی آنها را به موادی ایده‌ال برای استفاده در حسگرهای شیمیایی و بیوشیمیایی تبدیل نموده است.
پیش‌بینی می‌شود كه فناوری نانو موجب افزایش حساسیت حسگرها و تولید ارزان و خودكار آنها گردد و بتواند در آزمایشگاه و خارج از آن جهت آشكارسازی سریع مواد سمی و بیماریزا ( پاتوژن ) به كار رود. نسل جدیدی از نانوذرات به منظور حذف هیدروكربنهای آروماتیك چندحلقه‌ای كه به سختی از آب یا خاك آلوده حذف می‌شوند، طراحی شده است.
▪ غشای نانو فیلتراسیون
استفاده از غشای نانوفیلتراسیون جهت حذف نمك های چندظرفیتی عناصری مانند كلسیم، آهن، منگنز، اورانیوم و برخی آفت كشها، راهكار دیگری است كه توسط فناوری نانو ارائه می‌گردد.
تصفیه آبهای سطحی و زیرزمینی و نیز حذف میكروارگانیزم ها و كاهش تیرگی و سختی آب و دفع شوری و نمك زدایی آب از دیگر فواید فنا وری نانو می‌باشد.
▪ نانو ذرات
وجود نانوذرات در رنگ ها باعث می‌شود كه رنگها با خواص مطلوب و بهبودیافته با مصرف حلال های كمتر تولید شوند. فعالیت سطحی بالای نانو ذرات نشان دهنده یكی از جالب ترین خصوصیات این مواد می‌باشد كه می‌تواند كاربردهای وسیعی در صنعت داشته باشد.
انتظار می‌رود فناوری نانو نقش مهمی در حذف آلاینده‌ها ایفا كند، اصلاح خاك آلوده با استفاده از این فناوری به راحتی صورت پذیرد و همچنین در توسعه فرآیند تولید سبز كه انتشار و تولید مواد زائد را كاهش ‌دهد، مهم واقع شود.
فناوری نانو موجب كاهش مصرف مواد خام مورد نیاز شده و بنابراین از منابع طبیعی محافظت می‌نماید. بطور كلی فناوری نانو با كارآمدكردن دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در بخش های مختلف و نیز با كاهش مصرف ماده خام و انرژی گامی مؤثر در جهت حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست برداشته است.
● تأثیرات مخرب فناوری نانو بر محیط زیست
ذرات نانو و فناوری نانو جدای از مفید بودن می‌توانند دارای خطرات احتمالی نیز باشند، بنابراین باید مسائل مرتبط با ایمنی و خطرات احتمالی همراه با این روش های جدید را در نظر گرفت. ذرات نانو ممكن است سرعت جهش(mutation) باكتریها را افزایش دهند و تهدیدی بالقوه برای محیط زیست و سلامت انسان باشند. علیرغم اینكه فناوری نانو محصولات موجود را مؤثرتر و كارآمدتر می‌نماید، اندازه این ذرات كه جزء خواص مهم آنها است، می تواند سلامتی و محیط زیست را تهدید ‌نماید.
این ذرات از گرده‌های گل گیاهان و مواد حساسیت زای معمولی نیز كوچكتر هستند و می‌توانند تولید حساسیت نمایند. این ذرات می‌توانند به سیستم دفاعی و ایمنی بدن موجودات زنده و انسان حمله كنند. بعضی از این ذرات می‌توانند پس از تنفس به كیسه‌های هوایی ریه‌ها آسیب برسانند كه در این بین ماكروفاژها سعی می‌كنند تا آنها را از بین ببرند و مانع از عبور این ذرات و ورود آنها به خون شوند ولیكن ماكروفاژها در تشخیص ذرات با قطر كمتر از ۷۰ نانومتر دچار مشكل می‌شوند و این ذرات می‌توانند به آسانی در خون نفوذ نمایند.
گزارش شده است كه نانوذرات مانند كربن سیاه و دی‌اكسیدتیتانیوم كه در فرآیندهای صنعتی كاربرد زیادی دارند و به آلودگی هوا نیز كمك می‌كنند، موجب ایجاد التهاب و جراحت های پوستی شده و در ریه باقیمانده و انباشته می‌گردند. ذرات اكسیدروی و دی‌‌اكسید تیتانیوم باعث تولید رادیكال های آزاد در سلول پوستی شده و به DNA آسیب می‌رسانند و این آسیب به DNA موجب جهش (mutation) می‌شود و تغییراتی در ساختمان پروتئین به وجود می‌آورد كه ممكن است باعث سرطان و تومور شود.
بنظر می‌رسد كه اكتیویته سطح و اندازه ذره عوامل اصلی در سمی بودن نانو ذرات ‌باشند. منابع احتراق مانند اجاق های خوراكپزی گازی، احتراق گاز صنعتی و انواع وسایل گرم كننده خانگی موادی را تولید می‌كنند كه محتوی صدها یا هزاران نانولوله كربنی هستند و ساختارهای نانو كریستالی دارند. شواهد حاكی از آن است كه نانولوله‌های كربنی فرآوری نشده می‌توانند آئروسل را در طی جابجا كردن به وجود آورند. كارخانجاتی كه موادی بر پایه نانولوله‌های كربنی مانند فولرن تولید می‌كنند، می‌توانند باعث از بین رفتن گلوتامین و آسیب اكسیداتیو بر مغز ماهیان شوند. همچنین فولرن در خاك می‌تواند حركت كرده و توسط كرم های خاكی جذب شود و به این ترتیب وارد زنجیره غذایی شود.
نانوذرات طبیعی احتراق احتمالاً مهمترین منبع تولید ذرات نانوی طبیعی در محیط‌زیست می‌باشند. انتشار نانوذرات مهندسی شده در محیط ‌زیست خطرناك‌تر از ذرات طبیعی است، زیرا آنها مواد جدیدی هستند و انسان‌ها و موجودات زنده دیگر ممكن است دارای مكانیزم های دفاعی كافی در مقابل آنها نباشند. بررسی‌ها نشان می‌دهد كه بطور كلی ذرات نانوكربنی و دی‌اكسیدتیتانیوم سمی‌تر از ذرات بزرگ همان مواد هستند.
● جمع بندی و تحلیل
در سالهای اخیر، پیشرفتهای سریع علوم و فنون به وی‍‍ژه در زمینه نانوتكنولوژی، تحولاتی بزرگ را در زمینه های پزشكی، كشاورزی، صنعت، محیط زیست و علوم پایه زیستی در پی داشته است.
امروزه نقش نانوتكنولوژی در همه ابعاد روشن است، اما جنبه دیگر این توانمندی، خطرات احتمالی مرتبط با استفاده از محصولات فناوری نانو است كه در صورت رعایت نكردن قوانین و مقررات خاص ایجاد می شود.
بنابراین ضمن تاكید بر اهمیت فناوری نانو، لازم است آیین نامه هایی جهت انجام ایمن و سالم استفاده از محصولات نانو تهیه و تدوین گردد تا بر اساس آن بتوان كنترل و نظارت بر كلیه فعالیتهای نانوتكنولوژی را اعمال كرد. در واقع دولتها موظفند كه علاوه بر تدوین استراتژی ملی و تصویب چارچوب سازمانی برای نانوتكنولوژی، شرایط قانونی تحقیق و توسعه را مشخص نمایند. از اینرو پیشنهاد می شود یكی از این زیرساختهای قانونی، قانون ایمنی نانو (nanosafety) باشد. در واقع، ایمنی نانو به سیاستها و روشهای اتخاذ شده جهت اطمینان ازكاربرد بی خطر محصولات نانو از نظر محیط زیست و سلامت انسان اطلاق می شود. از اینرو تدوین این سیاستها و قوانین امری ضروری بنظر می رسد.
كما اینكه در حال حاضر در برخی از كشورهای پیشرفته مانند ایالات متحده امریكا، انگلستان، فرانسه، آلمان و ژاپن قوانین ایمنی نانو وجود دارد و در هر یك از بخش های مرتبط با محصولات نانو كمیته هایی مشغول فعالیت می باشند.
كشورهایی مانند چین و هند نیز قوانینی در این مورد وضع كرده اند و در حال سازماندهی كمیته ها می باشند. از اینرو تدوین این قوانین و برنامه ریزی جهت سازماندهی كمیته های مرتبط، در كشور ما نیز امری ضروری بنظر می رسد.

نویسنده: مژگان جندقی
مآخذ
علیزاده ، رضا و عابدینی ،سوره . نظارت بر نانو تكنولوژی جهت حفاظت از محیط‌زیست.

منبع : شبکه تحلیل گران تکنولوژی ایران