نانوبیوتکنولوژی توانایی تشکیل تیم‌های تحقیقاتی را دارد/ سنتز سبز نانوکاتالیست در حذف آلاینده‌های زیست‌محیطی

گروه استان های خبرگزاری آنا؛ پنجمین جشنواره فناوری نانو که به میزبانی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز به مدت سه روز برگزار شد با اعلام نفرات برتر در بخش‌های پژوهشگر برتر، کتاب برتر، اختراع، پایان‌نامه، شرکت‌های دانش‌بنیان، مقالات،  محصولات، پیش‌محصولات، واحد‌های فناور و طرح‌های پژوهشی برتر به کار خود پایان داد.

مهدی مهام عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علی‌آباد کتول در  پنجمین جشنواره ملی نانو دانشگاه آزاد اسلامی برگزار شد با مقاله خود با عنوان Facile synthesis of Ag/ZrO۲ nanocomposite as a recyclable catalyst for the treatment of environmental موفق به کسب عنوان مقاله برتر علوم پایه در این دوره از مسابقات شد.

مقاله وی در نشریه Composite Part B: Engineering با ضریب تأثیر 7.635 در انتشارات الزویر Elsevier چاپ شده است.

خبرنگار آنا با مهدی مهام عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علی‌آباد کتول درباره این مقاله، تحقیقات انجام‌شده و کیفیت برگزاری جشنواره گفتگو کرده است که مشروح آن را می‌خوانید.

آنا: لطفاً خود و همکاران این مقاله را معرفی کنید. آیا این مقاله حاصل یک پروژه دانشگاهی یا برنامه بزرگ‌تری بوده است؟

مهام: نویسندگان این مقاله بنده مهدی مهام استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد علی‌آباد کتول، محمود نصرالله‌زاده، دانشیار دانشگاه قم و سید محمد سیدسجادی، استادیار دانشگاه جیهان کردستان عراق هستند. این مقاله حاصل یک طرح تحقیقاتی زیر پوشش مالی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علی‌آباد کتول بوده است.

آنا: این کار تحقیقاتی را به‌طور خلاصه معرفی کنید.

مهام: امروزه آلاینده‌های آلی پایدار زیست‌محیطی به‌وسیله فعالیت‌های انسانی، از راه‌های متفاوتی تولید می‌شوند. این آلاینده‎ها به ‎دلیل ویژگی‌های جهش‎زایی، سرطان‎زایی و سمیت بالایی که دارند، برای محیط زیست و موجودات زنده بسیار خطرناک هستند؛ بنابراین تخریب و ازبین‌بردن این نوع آلاینده‌ها به ‎روش‌هایی که برای محیط زیست مضر نباشند، بسیار حائز اهمیت است. رنگ‌های آلی در صورت آلوده‌کردن محیط‌ زیست، برای انسان‌ها، حیوانات و گیاهان سمی و خطرناک هستند.

این ترکیبات فقط در حضور کاتالیست تخریب می‌شوند، در غیر این صورت در محیط پایدار بوده و به سختی زیست تخریب‌پذیر هستند. در نتیجه توسعه روش‌های سازگار با محیط زیست برای حذف رنگ از پساب‌های صنایع نساجی بسیار حائز اهمیت است. در تحقیق ارائه‌شده، تخریب رنگ‌های آلی به‌عنوان آلاینده‌های پایدار زیست‌محیطی با استفاده از نانوکاتالیست Ag/ZrO2 بیوسنتز شده انجام شد.

آنا: کاربرد نتایج این طرح به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم در چه صنایعی و چه بخش‌هایی است؟

مهام: تولید کاتالیست‌های مناسب برای حذف آلاینده‌های رنگی از فاضلاب صنایع نساجی و به‌طور کلی در زمینه تصفیه آب و فاضلاب و ایجاد شرایط لازم برای استفاده مجدد از پساب‌های تصفیه شده با توجه به قرارگرفتن کشور در شرایط بحران کم‌آبی ضروری است.

آنا: آیا این کار قابلیت تجاری‌شدن دارد؟ در این صورت، اکنون طرح در چه مقیاسی انجام شده است و برای دستیابی به تولید صنعتی، تکمیل چه مراحلی از کار را باید مدنظر قرار داد؟

مهام: بله، این طرح کاملاً قابلیت تجاری‌شدن را دارد. اکنون در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده و نتایج این پروژه برای کشورمان ایران هم به‌طور کامل قابل استفاده است.

آنا: آیا کارهای مشابه با این کار تحقیقاتی در دنیا انجام شده است؟

مهام: محققان داخل و خارج از کشور با استفاده از عصاره گیاهان موفق به سنتز نانوکاتالیست‌ها شده‌اند. در تحقیق ارائه‌شده، نانوکاتالیست Ag/ZrO2 نخستین بار با استفاده از عصاره آبی برگ‌های گیاه Ageratum conyzoides L سنتز شده است.

طرح سنتز سبز نانوکامپوزیت‌ها با استفاده از عصاره‌های گیاهی در دستور کار

آنا: آیا همکاری مشترکی در این حوزه میان دانشگاه‌های ایرانی با همتایان اروپایی انجام شده است؟

مهام: یکی از همکاران استادیار دانشگاه جیهان (کردستان عراق) است.

آنا: آیا طرحی برای ادامه کار بر روی موضوع در نظر دارید؟

مهام: بله، طرح سنتز سبز نانوکامپوزیت‌ها با استفاده از عصاره‌های گیاهی و ساپورت‌های طبیعی برای ادامه کار در نظر گرفته شده است.

آنا: ضرورت انجام طرح چیست؟

مهام: مصرف رنگ در صنایع نساجی دنیا بیش از 10 هزار تن در سال تخمین زده می‌شود که با این میزان مصرف، سالانه هزار تن از رنگ مصرفی وارد پساب این صنایع می‌شود. عمدتاً مواد رنگ‌زا دارای یک یا چند حلقه بنزنی بوده که به‌دلیل سم‌بودن و مقاومت در برابر تجزیه‌شدن، چنانچه بدون تصفیه وارد محیط شوند، مخاطرات جبران‌ناپذیری به محیط زیست وارد می‌کنند. با تخلیه ترکیبات رنگی در آب‌های پذیرنده، میزان اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD) افزایش می‌یابد.

همچنین، رنگ‌ها مانع انتقال کامل نور خورشید به داخل آب شده و در نتیجه موجب تداخل در اکولوژی و کاهش عمل فتوسنتز گیاهان آبزی و جلبک‌ها می‌شوند. در نتیجه امروزه توجه شیمیدانان به حفظ محیط زیست با ارائه‌ روش‌هایی که سازگاری زیست‌محیطی بیشتری در حذف آلاینده‌ها داشته باشند، جلب شده است. استفاده از گیاهان برای سنتز نانوذرات به‌دلیل استفاده‌نکردن از مواد آلاینده و سمی یکی از روش‌های دوست‌دار محیط زیست است.

گیاهان از جمله سامانه‌های زنده اقتصادی و مؤثر برای تولید نانوذرات هستند. با توجه به رشد روزافزون استفاده از نانوکامپوزیت‌ها در شاخه‌های مختلف علوم، تحقیقات زیادی در زمینه‌ سنتز و پایدارکردن این ترکیبات انجام شده است. در این تحقیق، یک روش سبز برای تهیه نانوکامپوزیت Ag/ZrO2 با استفاده از عصاره آبی برگ‌های گیاه Ageratum conyzoides L به‌عنوان عوامل پایدارکننده و احیاکننده ارائه شده است.

فعالیت کاتالیتیکی Ag/ZrO2 از طریق تخریب محلول‌های رنگی مختلف از قبیل 4-نیتروفنول (4-NP)، 2و4-دی نیتروفنیل هیدرازین (2,4-DNPH)، سرخ کنگو (CR) و نیگروسین (NS) بررسی و تأیید شد. علاوه‌بر این نانوکاتالیست پس از بازیابی در چندین چرخه متوالی، بدون کاهش قابل ملاحظه در کارایی کاتالیتیکی استفاده شد. مزایای استفاده از نانوبیوتکنولوژی در سنتز کاتالیست‌های هتروژن یک زمینه تحقیقاتی جذاب برای تحقیقات بیشتر را فراهم می‌کند.

آنا: در این طرح از چه آزمون‌هایی برای تأیید نتایج خود بهره گرفته‌اید؟

مهام: نانوکاتالیست Ag/ZrO2 تهیه‌شده با استفاده از تکنیک‌های دستگاهی مختلف شامل میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، طیف‌سنجی پخش انرژی (EDX)، طیف‌سنجی پراش پرتو ایکس(XRD)  و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) توصیف شد.

آنا: نتایج مهم و کلیدی این کار تحقیقاتی را توضیح دهید.

مهام: در این تحقیق خصلت کاتالیتیکی نانوکاتالیست Ag/ZrO2 در واکنش تخریب 4-نیتروفنول مورد بررسی قرار گرفت. در نبود کاتالیست پیک جذبی مربوط به 4-نیتروفنولات (400 نانومتر) در طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش که بر اثر افزودن سدیم تترا هیدروبورات (NaBH4) به محلول 4-نیتروفنول تشکیل شده بود، مدت زمان طولانی بدون تغییر باقی می‌ماند. پس از افزودن نانوکاتالیست Ag/ZrO2، در مدت 6 دقیقه پیک جذبی مربوط به 4-نیتروفنولات کاملاً ناپدید شد و پیک جذبی جدیدی در 297 نانومتر به دلیل تشکیل 4-آمینوفنول ظاهر شد.

فعالیت کاتالیتیکی نانوکاتالیست Ag/ZrO2 بیوسنتزشده در حذف 4-نیتروفنول با سایر کاتالیست‌های بر پایه نقره مقایسه و مدت زمان کمتر به‌دست‌آمده برای تخریب رنگ با استفاده از نانوکاتالیست به‌کاررفته در تحقیق حاضر، تأییدکننده کارایی بالای آن در حذف 4-نیتروفنول بود.

همچنین فعالیت کاتالیتیکی نانوکاتالیست Ag/ZrO2 در حذف 2و4-دی نیتروفنیل هیدرازین، نیگروسین و سرخ کنگو بررسی شد. تحت شرایط بهینه، ماکزیمم پیک جذبی مربوط به 2و4-دی نیتروفنیل هیدرازین، نیگروسین و سرخ کنگو به‌طور کامل به ترتیب در مدت زمان 50، 70 و 120 ثانیه ناپدید شدند.

آنا: این نتایج چه اثراتی داشته است؟

مهام: به دلیل وجود مشکلات اساسی در روش‌های فیزیکی و شیمیایی تولید نانوکامپوزیت‌ها، استفاده از روش‌های ساده، کم‌هزینه و دوست‌دار محیط زیست از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به‌طور خلاصه در این تحقیق یک روش اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای سنتز نانوکامپوزیت Ag/ZrO2 با استفاده از عصاره گیاه .Ageratum conyzoides L به‌عنوان عامل پایدارکننده و احیاکننده ارائه شده است. نانوکامپوزیت Ag/ZrO2 به‌عنوان یک کاتالیست هتروژن برای تخریب آلاینده‌های رنگی مورد استفاده قرار گرفت و مقایسه نتایج به‌دست‌آمده با سایر کاتالیست‌های برپایه نقره نشان‌دهنده کارایی بهتر نانوکاتالیست بیوسنتز شده در این پژوهش بود.

آنا: ویژگی‌های نوآورانه این کار در مقایسه با کارهای گذشته و یا مطالعات مشابه آن چیست؟

مهام: استفاده از عصاره گیاه .Ageratum conyzoides L به‌عنوان عامل پایدارکننده و احیاکننده در سنتز سبز نانوکامپوزیت Ag/ZrO2 که این نانوکامپوزیت به‌عنوان یک نانوکاتالیست در حذف رنگ‌های آلی با موفقیت استفاده شد، از ویژگی‌های نوآورانه این تحقیق است.

سنتز سبز و آسان نانوکاتالیست Ag/ZrO2 در حذف مؤثر آلاینده‌های زیست‌محیطی

آنا: خاصیتی که با استفاده از فناوری نانو به آن دست یافتید، چیست و مکانیزم آن را توضیح دهید.

مهام: سنتز نانوذرات نقره بر روی بستر ZrO2 با استفاده از عصاره گیاه و در نتیجه سنتز سبز نانوکامپوزیت Ag/ZrO2 خاصیتی است که با استفاده از فناوری نانو به آن دست یافته‌ایم.

آنا: اگر بخواهید از مقاله خودتان گزارش تهیه کنید، به چه خصوصیتی از آن به‌عنوان نکته خبری توجه بیشتری می‌کنید؟

مهام: سنتز سبز و آسان نانوکاتالیست Ag/ZrO2 در حذف مؤثر آلاینده‌های زیست‌محیطی مهم‌ترین موضوع و خصوصیتی است که می‌تواند مورد توجه قرار بگیرد.

آنا: برگزاری پنجمین دوره جشنواره را چگونه ارزیابی کردید؟

مهام: با توجه به شرایط و محدودیت‌های خاص کرونایی، این جشنواره از سطح کیفی خوبی در این شرایط برخوردار بوده است. در این حالت فایل‌ها و موارد در بخش‌های مختلف در سایت مربوطه بارگذاری و توسط کمیته علمی جشنواره مورد ارزیابی و بررسی قرار می‌گرفت و بر اساس  معیارهای این جشنواره که منطبق با معیارهای جشنواره فرهیختگان بوده است، این بررسی‌ها انجام می‌شدند. در این جشنواره که سطح کیفی بالایی داشت، از بخش‌های متنوعی مانند سخنرانی مجازی استادان داخل و خارج کشور و همین‌طور نمایشگاه مجازی برخوردار بود.

آنا: چه پیشنهادهایی برای برگزاری هرچه بهتر جشنواره‌ها دارید؟

مهام: با توجه به شرایط خاص کرونایی این همایش در بالاترین سطح برگزار شد؛ البته در شرایط عادی و غیرکرونایی قطعاً با برگزاری نمایشگاه‌های حضوری و بازدیدهای میدانی، امکان بحث و تبادل نظر درباره مشکلات و معضلات و ارائه راهکارهای اجرایی بین دانشجویان، مخترعان، استادان، صنعتگران و شرکت‌های فعال در این خصوص میسر می‌شد.

آنا: و سخن پایانی ...

مهام: با توجه به تنوع گونه‌ای گیاهی در ایران می‌توان با سرمایه‌گذاری بیشتر، راه‌اندازی آزمایشگاه تخصصی، تجهیز آن و ایحاد گروه‌های تحقیقاتی در زمینه بیوسنتز نانوکامپوزیت‌ها و بررسی خواص بیولوژیکی و کاربرد آنها در صنایع بیولوژیک و نقش آنها به‌عنوان کاتالیست‌های ناهمگن در واکنش‌های شیمیایی نتایج قابل توجهی به دست آورد. خوشبختانه نانوبیوتکنولوژی به علت ماهیت بین‌رشته‌ای خود می‌تواند زمینه تشکیل چنین تیم‌های تحقیقاتی را فراهم کند.

انتهای پیام/4103/4062/پ