اسپارک تکنولوژیز؛ معرفی فناوری مبتنی بر گرافن پاک‌سازی محیط زیست
امروزه، بسیاری از صنایع بر داشتن تولید پایدار و مدل‌های تجاری سازگار با محیط‌زیست تاکید دارند. علاوه بر جستجوی راهکارهای سبزتر، تمرکز زیادی بر روی فناوری‌های پاک‌سازی محیط زیست وجود دارد.
اگرچه بسیاری از سازمان‌ها به مسائل زیست محیطی پرداخته‌اند و دولت‌ها گام‌های مهمی در جهت حل این مسائل برداشته‌اند، اما آلودگی آب و هوا همچنان در سراسر جهان نگران‌کننده است. آلاینده‌های اصلی آب در سراسر جهان فلزات سنگین مانند آرسنیک و جیوه هستند و داشتن فناوری‌هایی برای حذف آنها از آب برای پاک‌سازی محیط زیست ضروری است.
فناوری پاک‌سازی محیط زیست مبتنی بر گرافن
اسپارک یکی از این فناوری‌ها را با استفاده از مواد مبتنی بر گرافن پیشنهاد کرد، که به تازگی برای آن موفق به ثبت پتنت ایالت متحده آمریکا شده است.
گرافن ماده‌ای دو بعدی است که در سال 2004 توسط پروفسور آندره گیم و پروفسور کاستیا نووسلوف کشف شد و از آن زمان تحولی در علم مواد ایجاد کرد. این ماده از اتم‌های کربن ساخته شده که در یک شبکه شش‌ضلعی منظم قرار گرفته است و در بسیاری از صنایع از جمله الکترونیک، فوتونیک، مراقبت‌های بهداشتی و پاک‌سازی محیط زیست کاربرد دارد.
گرافن بسیاری از خواص ضروری برای یک ماده را در کنار هم دارد؛ سبک و نازک است اما در عین حال 200 برابر قوی‌تر از فولاد است. این ماده همچنین انعطاف‌پذیر، آب‌گریز و دارای خواص ضد میکروبی خوبی است.
گرافن با توجه به آب‌گریز بودن، ماده مناسبی برای پاک‌سازی آب آلوده از مواد مختلف است؛ زیرا می‌تواند سموم را از آب جدا کند. این مزایا آن را به ماده‌ای مناسب برای مصارف عمده به منظور حل چالش‌های زیست محیطی برای کمک به صنایع در جهت دستیابی به آینده‌ای پایدارتر تبدیل کرده است.
فناوری اسپارک می‌تواند آلاینده‌هایی مانند پرفلوئوروآلکیل و پلی‌فلوئوروآلکیل (PFAS)، آرسنیک و جیوه را از آب حذف کند. این فناوری برای مشکلات عمده زیست‌محیطی مرتبط با آلودگی با چنین موادی راه را به سمت یک راهکار پایدار هموار می‌کند.
PFAS چیست؟
PFAS گروهی بزرگ و پیچیده از مواد شیمیایی ساخته شده توسط انسان است که اغلب برای تولید محصولات روزمره استفاده می‌شود. آنها اغلب به این دلیل مورد استفاده قرار می‌گیرند که به حفظ خواص ضد آب، ضد چربی و نچسب بودن محصولات کمک می‌کنند.
PFAS از زنجیره‌های طولانی اتم‌های کربن و فلوئور تشکیل شده است و به دلیل پیوند قوی بین کربن و فلوئور، در محیط تجزیه نمی‌شوند و نیمه‌عمر آنها مشخص نیست. هنگامی که به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند، به طور قابل توجهی بر محیط زیست تأثیر می‌گذارند و خاک و آب را آلوده می‌کنند.
قرار گرفتن در معرض PFAS می‌تواند به چند بیماری مانند سرطان و اختلال هورمونی و نیز تضعیف سیستم ایمنی بدن مرتبط باشد. از آنجا که این مواد سال‌ها در محیط می‌ماند، به مرور زمان در بدن انسان تجمع می‌یابند. از آنجا که PFAS به طور طبیعی در محیط تجزیه نمی‌شوند، تنها راه برای جلوگیری از ایجاد تاثیرات بلندمدت بر سلامت از طریق پاک‌سازی محیط زیست است.
مواد مبتنی بر گرافن برای حذف PFAS
اسپارک در حال انجام تحقیقات اساسی در زمینه حذف آلاینده‌های PFAS از آب با استفاده از مواد جاذب مبتنی بر گرافن است. کارایی نشان‌داده‌شده به طور مداوم بسیار بالاتر از روشی است که با تکنیک‌های پیشرو فعلی با استفاده از تصفیه کربن فعال نشان‌داده شده‌است.
آزمایش‌هایی که توسط اسپارک برای تصفیه آب آلوده انجام شد، با استفاده از جاذب گرافن اکسید کاهش‌یافته اصلاح‌شده با پلی‌آمین انجام شد. این مطالعه بر روی آب آلوده به PFAS با رایج‌ترین ترکیبات PFAS انجام شد. نتایج نشان داد که جاذب گرافن اکسید کاهش‌یافته اصلاح‌شده با پلی‌آمین می‌تواند دو برابر روش‌های فعلی مؤثر باشد.
تام اسپرلینگ، مدیر عامل شرکت اسپارک، می‌گوید که این نتایج بسیار نویدبخش هستند و امکان آزمایش محصولات در یک محیط تجاری را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، تست‌های آینده بر قابلیت استفاده مجدد جاذب‌های مبتنی بر گرافن و همچنین سرعت استخراج و چگونگی وابستگی آنها به مقادیر گرافن مورد استفاده متمرکز خواهد بود.
پتنت ثبت شده توسط اسپارک، شامل مواد گرافن متعددی است که به شرکت اجازه می‌دهد تحقیقات خود را در زمینه حذف آلودگی‌های آب و مواجهه با دیگر چالش‌های زیست‌محیطی توسعه دهد.
مایک بارتلز مدیر اجرایی اسپارک، می‌گوید که حفاظت از این پتنت گامی اساسی در جهت همکاری نزدیک‌تر با شرکای تجاری برای توسعه بیشتر فناوری است.
با افزایش آلاینده‌ها و افزایش تقاضا برای آب آشامیدنی پاک و سالم، فناوری‌های پاک‌سازی محیط زیست، مانند فناوری توسعه‌یافته توسط اسپارک، برای هموارسازی راه به سوی آینده‌ای پایدار ضروری است.
درباره نویسنده «یولیا یانچوا»
یولیا در حال حاضر مدرک فیزیک MPhys را در دانشگاه منچستر دنبال می‌کند و علاقه زیادی به تحقیقات تجربی چند رشته‌ای دارد. علاقه اصلی یولیا به زمینه‌های فیزیک بیولوژیکی، علوم مواد، فیزیک سطح و فوتونیک متمرکز است. او اشتیاق خود به این رشته‌ها را در سال‌های اول تحصیل خود در رشته فیزیک دانشگاه منچستر کشف کرد.
پس از سال دوم یولیا، دوره کارآموزی خود را در دانشگاه نیکولاس کوپرنیک در تورون لهستان گذراند و در آنجا بر روی یک پروژه تحقیقاتی تابستانی با عنوان "انتقال انرژی از پریدینین-کلروفیل-پروتئین (PCP) به گرافن" کار کرد.