التقنية النانوية : الروبوتات النانوية (نانوبوت) و البيئة

تعتبر التقنية النانوية أو النانو تكنولوجي -الآن- في مقدمة المجالات الحيوية و المثيرة للاهتمام.

و من أهم هذه المجالات البيئة، سواء أكان متعلقاً بالتلوث البيئي أو التلوث النانوي، أو بتقنيات تنقية المياه، أو بالطاقة النظيفة، و الطاقة الخضراء  Green energy. 

و للعلم فالنانو هو مقياس صغير للغاية و هو عبارة عن وحدة قياس؛ يمكن شرحه بشكل مبسط بالشكل التالي:

فلو قسمنا  المتر إلى 1000 قسم سينتج الميليمتر المعروف (Millimetre) و لو قمنا بتقسيم الميليمتر إلى مليون 1000000 قسم سينتج النانو (Nano)  . أي أن النانو الواحد يعادل واحد من مليون من الميليمتر، و هذا المقياس هو الذي يستخدم النانو في القياسات الذرية ، و الصغيرة جداً.

و بما أن التقنية الجديدة في التعامل مع الروبوتات تسعى للوصول إلى روبوتات بأحجام تقاس بالنانو لذلك يتم تسميتها بالروبوتات النانوية أو نانوبوت  Nanobots.

و يمكن تقسيم الأثر البيئي لـ التقنية النانوية إلى جانبين:

1. إمكانية ابتكارات النانو في المساعدة على تحسين البيئة ،
2. و النوع الجديد المحتمل للتلوث، و الذي قد تسببه المواد النانوية في حالة إطلاقها في البيئة ، و المعروف أيضاً باسم التلوث النانوي Nano pollution.

دعونا في البداية نلقي نظرة على التلوث النانوي.

إن التلوث النانوي، هو اسم عام للنفايات الناتجة عن الأجهزة النانوية أو تلك المواد التي تنتج أثناء عملية تصنيع المواد النانوية.

إن قدرة الجسيمات النانوية على العمل كآلية نقل، تثير القلق أيضاً ، و ذلك بشأن نقل المعادن الثقيلة و الملوثات البيئية الأخرى.

و هنا يمكن تحديد مجالين للقلق:

أولاً ، سيكون من الممكن إطلاق الجسيمات النانوية في شكلها الحر في الهواء أو الماء أثناء الإنتاج ، أو حوادث الإنتاج ، أو كمخلفات ثانوية للإنتاج ، و التي ستتراكم في النهاية في التربة أو الماء أو الحياة النباتية.

ثانياً ، في شكل ثابت ، حيث تكون الجسيمات النانوية جزءاً من مادة أو منتج مُصنَّع ، يجب إعادة تدويرها أو التخلص منها كنفايات في النهاية.

و للعلم فإن المبالغ التي يتم إنفاقها على هذا الأمر تعتبر كبيرة للغاية إذ أنه إنفاق 500000 دولار على تقييمات الأثر البيئي، من أصل 710 مليون دولار أمريكي، أنفقت في عام 2002 من قبل حكومة الولايات المتحدة على أبحاث تكنولوجيا النانو Nano Technology. 

كيف يمكن لتقنية النانو مساعدة البيئة؟

1- المعالجة النانوية البيئية Environmental remediation

المعالجة النانوية هي استخدام الجسيمات النانوية للعلاج البيئي. 

إذ أنه قد تم استخدام المعالجة النانوية على نطاق واسع في معالجة المياه الجوفية ، مع إجراء بحث إضافي مكثف في معالجة مياه الصرف الصحي. كما تم اختبار المعالجة النانوية لتنظيف التربة و الرواسب النانوية.

و بالفعل هناك المزيد من الأبحاث الأولية التي تستكشف استخدام الجسيمات النانوية لإزالة المواد السامة من الغازات.

و كما هو معروف فالصناعة النانوية هو صناعة ناشئة.

فقد تم بحلول عام 2009 ، توثيق تقنيات المعالجة النانوية في 44 موقع تنظيف على الأقل حول العالم ، و هذه المواقع في الغالب في الولايات المتحدة.

و في هذه التقنية (أثناء المعالجة النانوية) يجب أن تلامس الجسيمات النانوية الملوثات المستهدفة في ظروف تسمح برد فعل يزيل السموم أو يجمدها.

و تتضمن هذه العملية عادةً عملية ضخ و معالجة أو تنفيذ هذه الإجراءات في الأماكن المطلوبة مباشرة في الموقع.

و بالفعل هناك طرق أخرى لا تزال في مراحل البحث و الدراسة.

2- ترشيح المياه باستخدام التقنية النانوية

الترشيح النانوي هو عملية ترشيح غشائية حديثة نسبياً تُستخدم غالباً مع انخفاض إجمالي المواد الصلبة الذائبة مثل المياه السطحية و المياه الجوفية العذبة ، بغرض تليين و إزالة الملوثات (بغرض التطهير) مثل المواد العضوية الطبيعية و المواد العضوية الاصطناعية.

كما أن الترشيح النانوي أصبح مستخدماً على نطاق أوسع في تطبيقات معالجة الأغذية مثل منتجات الألبان ، للتركيز المتزامن و التنقية الجزئية (أيونات أحادية التكافؤ).

و من ناحية أخرى فإن بعض أجهزة معالجة المياه التي تتضمن تقنية الترشيح النانوي موجودة بالفعل في السوق ، مع المزيد منها ، و الذي لا يزال قيد التطوير. 

أثبتت دراسة حديثة أن طرق غشاء الفصل، ذات البنية النانوية، منخفضة التكلفة، و هي فعالة في إنتاج مياه الشرب.

3- التقنية النانوية لإنتاج الطاقة الصديقة للبيئة

تجري الأبحاث حالياً لاستخدام المواد النانوية لأغراض تشمل الخلايا الشمسية الأكثر كفاءة، و خلايا الوقود العملية، و البطاريات الصديقة للبيئة.

و من أكثر مشاريع تكنولوجيا النانو تقدماً فيما يتعلق بالطاقة هي: 

• التخزين والتحويل و تحسينات التصنيع عن طريق تقليل المواد و معدلات العملية
  
  
• و توفير الطاقة (من خلال عزل حراري أفضل على سبيل المثال) 
  
  
• و مصادر الطاقة المتجددة المحسنة.

و لا يزال البحث مستمر لاستخدام الأسلاك النانوية وغيرها من المواد ذات البنية النانوية على أمل إنشاء خلايا شمسية أرخص و أكثر كفاءة، أفضل مما هو ممكن مع خلايا السليكون الشمسية المستوية التقليدية.

و إليك مثال آخر، هو استخدام خلايا الوقود التي تعمل بالطاقة بواسطة الهيدروجين ، ربما باستخدام محفز يتكون من جزيئات معدنية نبيلة مدعومة بالكربون بأقطار من 1 إلى 5 نانومتر Nanometre.

و قد تكون المواد ذات المسام النانوية الصغيرة مناسبة لتخزين الهيدروجين. 

و من ناحية أخرى قد تجد التقنية النانوية أيضاً تطبيقات في البطاريات ، حيث قد يؤدي استخدام المواد النانوية إلى، تمكين البطاريات ذات المحتوى العالي من الطاقة أو المكثفات الفائقة ذات معدل أعلى لإعادة الشحن.

عزيزي القارئ

لأننا نهتم، نتمنى أن تكتب لنا في التعليقات عن المواضيع التي ترغب و تهتم بها لنتمكن من تقديمها لك، لرغبتنا في أن يعبِّر موقعنا عن اهتمامات القارىء العربي.

 كما ونرجوا منك مشاركة المقال في حال أعجبك المحتوى.   

 ننصحك بقراءة المقالات التالية :

ما هي الروبوتات النانوية أو النانوبوت؟

الأسلاك النانوية الميكروبية : خطوة طبية كبيرة إلى الأمام

الذكاء الاصطناعي : أول الروبوتات الطبية - الملاحة الذاتية داخل الجسم