افزایش بهره‌وری در صنعت پرورش آبزیان با بهره‌گیری از فناوری نانو توسط محققان دانشگاه همدان

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، آبزیان یکی از مهم‌ترین منابع غذایی در سراسر جهان محسوب می‌شوند. تهیه آنها می‌تواند به ‌طور طبیعی از طریق صید و یا به‌ طور مصنوعی از طریق احداث استخرهای پرورش آبزیان صورت گیرد.

نیتروژن و ترکیبات آن در آب به‌طور فراوان یافت می‌شوند که برخی از آنها مفید و برخی از آنها مضر هستند. آمونیاک یکی از ترکیبات نیتروژن‌دار مضر در آب است که مقادیر زیاد آن می‌تواند موجب مرگ آبزیان شود. در محیط دریا این ترکیبات نیتروژن‌دار توسط گیاهان دریایی و باکتری‌ها تبدیل و تغذیه می‌شوند. اما در استخرهای پرورش ماهی به دلیل عدم حضور گیاهان و برخی باکتری‌ها، غلظت نیتریت، نیترات و آمونیاک دائماً افزایش می‌یابد. این امر تعویض آب استخرها را به‌صورت دوره‌ای اجتناب ناپذیرمی‌کند.

دکتر محمدعلی زلفی گل ضمن تأکید بر لزوم انجام این پژوهش به لحاظ اقتصادی و زیست‌محیطی اهداف این طرح را به ‌صورت شرح داد: «هدف از انجام این طرح جایگزینی فرایند تبدیل ترکیبات نیتروژن‌دار به یکدیگر که در محیط طبیعی دریا با کمک گیاهان و باکتری‌ها انجام می‌شود، با فرایند اکسایش پیشرفته بوده است. جهت نیل به این هدف یک رآکتور فتومغناطیسی طراحی و ساخته‌ شده است که می‌تواند با کمک نانوذرات مغناطیسی فتوکاتالیستی تبدیل این ترکیبات را انجام دهد».

وی در خصوص مزایای استفاده از نتایج این طرح افزود: «هزینه راه‌اندازی این سیستم نسبت به روش‌های مشابه بسیار پایین‌تر خواهد بود. همچنین با توجه به مشکلات مربوط به کمبود آب در ایران، بیش از 95 درصد صرفه‌جویی در مصرف آب می‌تواند به ‌عنوان مهم‌ترین مزیت این طرح محسوب شود. به‌علاوه، طی انجام این فرایند هیچ‌گونه مواد آلاینده و مضری به محیط‌زیست وارد نخواهد شد».

در سیستم طراحی‌شده در این طرح واکنش‌های تبدیل ترکیبات نیتروژن‌دار به یکدیگر از طریق دو مرحله جداگانه صورت می‌پذیرد. در مرحله اول رآکتور فتومغناطیسی آمونیاک را به نیترات (به صورت تک مرحله‌ای و مستقیم) تبدیل می‌کند و در مرحله بعد نیترات توسط سیستم طراحی‌شده به عنوان منبع غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نانوذرات فتوکاتالیستی به دلیل دارا بودن خاصیت مغناطیسی پس از اجرای فرایند اکسیداسیون، توسط یک سری میله‌های مغناطیسی جذب می‌شوند و همین امر سبب می‌شود از ورود این نانوذرات به مخزن نگهداری ماهی و گیاه جلوگیری شود.

زلفی گل در خصوص مراحل انجام این طرح گفت: «برای انجام این پژوهش ابتدا یک رآکتور فتومغناطیسی جدید طراحی و ساخته شد. سپس با بهره‌گیری از فناوری نانو، طی مراحل سه گانه نانوذرات کامپوزیتی دی‌اکسید تیتانیوم/سیلیس/اکسید آهن سنتز شده و به‌منظور فرایند اکسایش پیشرفته در رآکتور فتومغناطیسی استفاده شد. در ادامه پارامترهایی از قبیل pH، هدایت، روند رشد ماهی، کشش سطحی، چگالی و مقدار اکسیژن محلول در آب مورد بررسی قرار گرفت».

نتایج حاکی از آن است که سیستم طراحی‌شده از شرایط کاری پایداری برخوردار است و به تغییرات محیطی حساس نیست. به‌علاوه، مغناطیسه شدن آب موجب افزایش غلظت اکسیژن محلول در آب می‌شود که این موضوع به رشد گیاهان و ماهی‌ها کمک شایانی خواهد کرد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمدعلی زلفی گل و دکتر وحید خاکی زاده، اعضای هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینای همدان و دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی تهران و هادی رضایی وحیدیان، حمید صالح زاده، علیرضا سلیمانی و احمد رضا موسوی زارع، دانشجویان مقطع دکترای این دانشگاه است.