آب فعال‌شده با پلاسما؛ فناوری ایرانی برای تصفیه، نانوسنتز و کشاورزی

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد نانو، این سامانه که به مرحله صنعتی‌سازی رسیده، قادر است با بهره‌گیری از رآکتورهای پلاسمایی و ایجاد گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن، آب را به محیطی واکنش‌پذیر و کارآمد برای سنتز نانوذرات، حذف آلاینده‌ها و تقویت رشد گیاهان تبدیل کند. مدیرعامل شرکت سازنده اعلام کرده طراحی این دستگاه با هدف کاهش مصرف آب، جایگزینی فرآیندهای شیمیایی پرخطر و ارائه راهکارهای فناورانه در صنایع اولویت‌دار انجام شده و اکنون ظرفیت پردازش ۲۰ لیتر آب در دقیقه را داراست.

شرکت دانش‌بنیان مذکور فعالیت رسمی خود را از سال ۱۳۹۸ آغاز کرده، در ابتدا با تولید دستگاه میکرواسپکتروفتومتر وارد عرصه تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی شد.

جدیدترین دستاورد این شرکت، سامانه تولید آب فعال‌شده با پلاسما یا PAW است که بر پایه برهم‌کنش پلاسما با آب طراحی شده و اکنون به مرحله تولید صنعتی رسیده است. این دستگاه با توان مصرفی ۲۵۰۰ وات، قابلیت فرآوری ۲۰ لیتر آب در هر دقیقه را دارد و از سه بخش اصلی شامل پنل الکترونیکی کنترل، رآکتورهای پلاسمایی و مجموعه پمپ هوا و مخازن آب تشکیل شده است.

در قلب این سامانه، رآکتورهای پلاسمایی از نوع تخلیه سد دی‌الکتریک (DBD) و آرک قرار دارند که با ایجاد میدان الکتریکی کنترل‌شده، شرایط لازم برای تولید گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن را فراهم می‌کنند. این گونه‌های واکنش‌پذیر پس از حل‌شدن در آب، آن را به محیطی با ویژگی‌های شیمیایی ویژه تبدیل می‌کنند که می‌تواند در فرآیندهای مختلف صنعتی و پژوهشی مورد استفاده قرار گیرد.

فناوری جدید نانو به پیشرفت صنایع مختلف کمک می کند

یکی از حوزه‌های کلیدی کاربرد این فناوری، سنتز نانوذرات فلزی است. آب فعال‌شده با پلاسما می‌تواند نقش عامل کاهنده و پایدارکننده را در تولید نانوذرات ایفا کند و جایگزینی کم‌خطر برای روش‌های متداول مبتنی بر مواد شیمیایی سمی باشد. استفاده از این رویکرد امکان کنترل بهتر اندازه و توزیع ذرات را فراهم می‌کند و از تجمع ناخواسته آن‌ها جلوگیری به عمل می‌آورد. علاوه بر این، اصلاح سطح نانوذرات و افزایش پایداری آن‌ها در محیط‌های مختلف نیز با کمک این فناوری امکان‌پذیر است.

در حوزه نانوفناوری زیستی و پزشکی نیز ظرفیت‌های قابل‌توجهی برای این سامانه مطرح شده است. ترکیب آب فعال‌شده با پلاسما و نانوذرات می‌تواند اثربخشی مواد ضدمیکروبی را افزایش دهد و در زمینه‌هایی مانند دارورسانی هدفمند، مهندسی بافت و ضدعفونی تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گیرد. ویژگی مهم این فناوری، کاهش نیاز به مواد شیمیایی پرخطر و فراهم‌کردن یک بستر واکنش‌پذیر کنترل‌شده است.

این دستگاه در بخش محیط‌ زیست، می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر برای تصفیه آب و فاضلاب‌های صنعتی به کار گرفته شود. گونه‌های فعال تولیدشده در فرآیند پلاسما قادرند ترکیبات آلی پیچیده، رنگ‌های صنعتی و فلزات سنگین را تجزیه یا حذف کنند. به این ترتیب، آب فعال‌شده با پلاسما می‌تواند جایگزینی مناسب برای برخی روش‌های شیمیایی سنتی باشد که اغلب با تولید پسماندهای خطرناک همراه هستند.

کاربرد دیگر این فناوری در کشاورزی تعریف شده است. حضور گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن در آب می‌تواند فرآیند جوانه‌زنی بذرها را تسریع و رشد گیاهان را تقویت کند. آزمایش‌های انجام‌شده بر روی بذرهای مختلف نشان داده است که استفاده از این نوع آب، شاخص‌های رشد اولیه را بهبود می‌بخشد و می‌تواند به افزایش بهره‌وری کمک کند. چنین رویکردی به‌ویژه در شرایط کم‌آبی و ضرورت مدیریت منابع، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

مدیرعامل شرکت همچنین به پرسش‌هایی درباره قابلیت استفاده از پلاسما در حلال‌هایی غیر از آب، محدوده تغییرات pH در آب فعال‌شده، مزیت‌های این روش نسبت به فرآیندهای مرسوم، نحوه کاربرد در مزارع و مدت ماندگاری اثرات پلاسما پاسخ داده است. به گفته وی، یکی از مزیت‌های کلیدی این فناوری، انعطاف‌پذیری در تنظیم پارامترهای عملیاتی و امکان سازگاری با نیازهای صنایع مختلف است.

با توجه به چالش‌های فزاینده در حوزه مصرف انرژی، آلودگی منابع آبی و نیاز به روش‌های سبز در تولید مواد پیشرفته، توسعه سامانه‌های مبتنی بر پلاسما می‌تواند مسیر تازه‌ای برای کاهش وابستگی به مواد شیمیایی مضر و افزایش بهره‌وری صنعتی فراهم کند. دستگاه تولید آب فعال‌شده با پلاسما، نمونه‌ای از تلاش برای پیوند دادن دانش پیشرفته پلاسما با نیازهای واقعی صنعت و محیط‌زیست کشور است؛ تلاشی که اگر به‌درستی پشتیبانی و تجاری‌سازی شود، می‌تواند اثرگذاری قابل‌توجهی در مقیاس ملی داشته باشد.