تولید فیلتر هوای طبیعی با استفاده از بامبو

به گزارش ایسنا، آلودگی هوا سالانه جان میلیون‌ها نفر را می‌گیرد و یکی از مهم‌ترین تهدیدهای زیست‌محیطی و بهداشتی عصر حاضر است. این معضل به‌ویژه در شهرهای بزرگ و صنعتی، به‌دلیل وجود ذرات معلق ریز و قابل استنشاق، به شکل نگران‌کننده‌ای افزایش یافته است. ذرات معلق در هوا، که به سه دسته ذرات درشت (PM۱۰)، ریز (PM۲.۵) و فوق‌ریز (PM۰.۱) تقسیم می‌شوند، به‌راحتی وارد سیستم تنفسی شده و می‌توانند به ریه‌ها و حتی جریان خون نفوذ کنند. پژوهش‌های مختلف نشان می‌دهند که آلودگی هوای ناشی از این ذرات ریز، با بیماری‌های تنفسی، قلبی و حتی مشکلات ذهنی و عصبی در ارتباط مستقیم است. با توجه به همین خطرات، کنترل و کاهش آلودگی هوا به‌ویژه در سطح ذرات ریز، به یکی از اولویت‌های مهم در حوزه سلامت عمومی و محیط‌زیست تبدیل شده است.

 

در همین راستا، استفاده از فیلترهای هوا به‌عنوان یکی از روش‌های مؤثر برای کاهش ورود این ذرات به سیستم تنفسی مورد توجه قرار گرفته است. اما بسیاری از فیلترهای رایج، از مواد مصنوعی و پلاستیکی ساخته شده‌اند که نه‌تنها تجزیه‌پذیر نیستند، بلکه خودشان نیز در درازمدت می‌توانند باعث آلودگی محیط‌زیست شوند. این فیلترها غالباً از الیاف مصنوعی تهیه می‌شوند که هزاران سال زمان نیاز دارند تا در طبیعت تجزیه شوند و در عین حال، خطراتی برای سلامت انسان نیز دارند. از این رو، توسعه فیلترهایی که هم مؤثر در جذب ذرات معلق باشند و هم از مواد طبیعی و زیست‌تخریب‌پذیر ساخته شده باشند، به یک نیاز ضروری در جهان امروز تبدیل شده است.

 

در همین زمینه، زهرا کاظمی کرچنگی، محقق صنایع چوب و فرآورده‌های سلولزی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، به همراه دو تن از همکاران دانشگاهی خود، تحقیقی را برای ساخت فیلتر هوا از الیاف گیاه بامبو انجام داده‌اند. آن‌ها تلاش کرده‌اند تا به کمک این ماده طبیعی، فیلتری بسازند که علاوه‌بر عملکرد بالا، آسیب کمتری به محیط‌زیست وارد کند.

 

برای انجام این پژوهش، ابتدا الیاف بامبو با استفاده از روشی شیمیایی آماده‌سازی شدند. در این فرآیند، از ماده‌ای به نام هیدروکسید سدیم و ترکیبی به نام آنتراکینون برای خمیر کردن الیاف استفاده شد. پس از آن، این الیاف با مواد دیگری مثل دی‌اکسید کلر رنگ‌بری و سپس با پراکسید هیدروژن اکسید شدند. در مرحله پایانی، به این ترکیب، مقداری پلی‌وینیل الکل (PVA) افزوده شد تا استحکام آن افزایش یابد. در نهایت، سوسپانسیون حاصل با دستگاه خاصی همگن شد و در یک خشک‌کن انجمادی بسیار سرد به فیلتر تبدیل گردید.

 

نتایج این پژوهش نشان دادند که فرآیند اکسیداسیون و افزودن ماده PVA، باعث افزایش استحکام و پایداری فیلتر ساخته‌شده شده است. به‌طور خاص، میزان مقاومت کششی فیلتر که نشان‌دهنده دوام آن است، پس از این تغییرات به‌طور چشمگیری افزایش یافت. همچنین ویژگی‌هایی مانند نفوذپذیری هوا و میزان تخلخل فیلتر نیز تحت تأثیر این فرآیندها قرار گرفت.

 

بر اساس تصاویر میکروسکوپی گرفته شده از سطح فیلترهای فوق، ساختار آن‌ها پس از این فرآیندها متراکم‌تر شده و الیاف به شکل یکنواخت‌تری کنار هم قرار گرفته‌اند. این ویژگی باعث شده تا منافذ کوچکی در حد نانومتر در فیلتر باقی بمانند که امکان عبور ذرات بسیار ریز از آن‌ها محدود شود. به زبان ساده‌تر، فیلتر ساخته‌شده می‌تواند ذرات خطرناک موجود در هوا را، پیش از آن‌که به ریه انسان برسند، به دام بیندازد.

 

اطلاعات تکمیلی به‌دست‌آمده از این تحقیق نیز نشان می‌دهند که فیلترهای ساخته‌شده از بامبو با ترکیب PVA، نه‌تنها عملکرد خوبی در جذب ذرات معلق دارند، بلکه از نظر زیست‌محیطی هم بسیار مناسب‌تر از فیلترهای پلاستیکی هستند. از آنجا که این مواد طبیعی هستند، تجزیه‌پذیری بالاتری دارند و آسیبی به طبیعت وارد نمی‌کنند. همچنین به‌دلیل ساختار نانویی خود، می‌توانند در کاربردهای مختلفی از جمله ماسک‌ها، تصفیه‌کننده‌های هوا و سیستم‌های تهویه مورد استفاده قرار گیرند.

 

مقاله علمی برگرفته از این پژوهش جالب در فصلنامه «تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران» منتشر شده است. این نشریه تحت نظر مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور فعالیت می‌کند و به چاپ پژوهش‌های تخصصی در حوزه علوم منابع طبیعی و صنایع سلولزی می‌پردازد.