دنیای فناوری با ساخت برگهای مصنوعی و نانومواد ضدجلبکی
26 بهمن 1397 ساعت 3:00
دانشمندان توانسته اند نوعی برگ مصنوعی ابداع کنند که دی‌اکسید کربن را به سوخت تبدیل می‌کند و محققان دانشگاه «شهید مدنی آذربایجان» موفق به تولید مواد نانو ساختار ضدجلبکی شده‌اند که با نفوذ در دیواره سلول میکروارگانیسم‌ها از رشد آنها در محیط جلوگیری می‌کنند.
به گزارش زیست آنلاین، پژوهشگران دانشگاه ایلینوی، نوع جدیدی از برگ مصنوعی ابداع کرده‌اند که دی‌اکسید کربن هوا را جذب و آن را به سوخت تبدیل می‌کند.
گیاهان، منابع شگفت‌انگیزی از انرژی هستند که می‌توانند نور خورشید، آب و دی‌اکسید کربن را به انرژی تبدیل کنند. پژوهشگران طی چند سال گذشته تلاش کرده‌اند با ابداع برگ مصنوعی، از این ویژگی گیاهان استفاده کنند، اما تاکنون موفقیت قابل توجهی به دست نیاورده‌اند. اکنون پژوهشگران "دانشگاه ایلینوی در شیکاگو" (UIC)، نوع جدیدی از برگ مصنوعی را ابداع کرده‌اند که می‌تواند در شرایط دنیای واقعی، عملکرد خوبی داشته باشد. این برگ می‌تواند دی‌اکسید کربن هوا را به اکسیژن و یا سوخت‌های مصنوعی تبدیل کند.
یکی از نخستین برگهای مصنوعی که در سال ۲۰۱۱ توسط پژوهشگران "دانشگاه هاروارد" (Harvard University) ابداع شد، نور خورشید را به سوخت هیدروژنی و گاز اکسیژن تبدیل می‌کرد. در ساخت انواع دیگر برگ مصنوعی نیز از فناوری‌های مشابه استفاده شد و پژوهشگران تلاش کردند با کمک این برگ، دی‌اکسید کربن را به الکتریسیته، سوخت‌های مایع، کود و حتی دارو تبدیل کنند. اخیراً امیدوارکننده‌ترین برگهای مصنوعی نیز کار جذب دی‌اکسید کربن را انجام می‌دهند، اما فقط تحت شرایط آزمایشگاهی از عهده این کار برمی‌آیند.
به نقل از گیزمگ، "مینش سینگ" (Meenesh Singh)، از نویسندگان این پژوهش گفت: تاکنون همه طراحی‌های صورت گرفته برای ابداع برگ مصنوعی، با استفاده از دی‌اکسید موجود در مخازن تحت فشار در آزمایشگاه بررسی شده‌اند. این ابزار برای موفق بودن در دنیای واقعی، باید بتوانند دی‌اکسید کربن را از هوا جذب کنند.
پژوهشگران دانشگاه ایلینوی باور دارند که این برگ جدید، تقریباً برای عمل کردن در دنیای واقعی آماده است. این برگ، طراحی بسیار ساده‌ای دارد و پیچیدگی دیگر نمونه‌ها در آن دیده نمی‌شود. در طراحی این برگ، یک واحد قدیمی فتوسنتز مصنوعی، در یک کپسول رسانای جدید قرار گرفته است. لایه بیرونی، یک غشای نیمه نفوذپذیر از جنس رزین آمونیوم است که با آب پر می‌شود.
با تابش نور خورشید به برگ مصنوعی، آب به آرامی بخار و از منافذ آن خارج می‌شود. سپس برگ، دی‌اکسید کربن را از محیط بیرون جذب می‌کند. با کمک واحد فتوسنتز مصنوعی که داخل برگ قرار گرفته، دی‌اکسید کربن به منواکسید کربن تبدیل می‌شود و برای اهداف بسیاری از جمله تولید سوخت‌های فسیلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به گفته پژوهشگران، کارآیی این فرآیند جدید، تا ۱۰ برابر بیشتر از یک برگ طبیعی خواهد بود و علاوه بر تأمین سوخت مورد نیاز، به پاکسازی هوا نیز کمک خواهد کرد.
این پژوهش، در مجله " ACS Sustainable Chemistry & Engineering" به چاپ رسید.
بیشتر بخوانید: پیشرفت علم و تکنولوژی در صنایع برای کمک به محیط زیست عرضه نانومواد ضدجلبکی که مانع رشد میکروارگانیسم‌ها می‌شوندمحققان دانشگاه «شهید مدنی آذربایجان» موفق به تولید مواد نانو ساختار ضدجلبکی شده‌اند که با نفوذ در دیواره سلول میکروارگانیسم‌ها از رشد آنها در محیط جلوگیری می‌کنند.
به گزارش ایسنا، نانوماده تولیدشده ضدجلبک به گونه‌ای است که تفکیک کامل مس در ساختار نانو یون مس در محیط آبی، باعث ایجاد یون‌های آب‌پوشیده مس می‌شود که در آب معلق بوده و به عنوان ضد جلبک و ضد باکتری عمل می‌کنند.
نانو یون مس عمل ضدعفونی را به‌عنوان یک "جلبک‌کش" انجام می‌دهد. نانو یون‌های مس با بار مثبت با نواحی منفی دیواره میکرو ارگانیسم‌ها پیوندهای الکترواستاتیکی برقرار می‌کنند که این پیوندها تنش‌هایی ایجاد می‌کنند که نفوذپذیری دیواره سلول را مختل کرده و برداشت معمول مواد غذایی از سوی میکرو ارگانیسم‌ها را به حداقل می‌رساند.
در درون سلول میکروارگانیسم نیز نانو یون مس با سولفور اسید آمینه‌های موجود در ساختار پروتئین‌های مورد استفاده در فتوسنتز واکنش داده و در نتیجه ارگانیسم هدف قادر به عمل فتوسنتز نبوده و در نهایت تجزیه شده و از بین می‌روند.
در این فرآیند حتی اگر سلول برای مدت زمان زیادی نیز زنده بماند، فرآیند تولید مثل به دلیل حضور یون‌های مس مختل شده و انتشار میکرو ارگانیسم‌ها به تدریج متوقف می‌شود.
از این نانو ماده می‌توان در شهرداری‌ها برای پاکسازی آب‌نماها، آب‌های آشامیدنی و پاکسازی خطوط لوله ذخایر آبی، آب انبار ذخیره، تالاب‌ها و آبگیرها، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها، در برج‌های خنک کننده، پرورش ماهی، صنایع غذایی و مرغداری‌ها استفاده کرد.
متوقف کردن رشد جلبک، باکتری، ویروس، حلزون، کاهش بو و سمیت جلبک‌ها، بهبود زیبایی، مزه و بوی آب آشامیدنی، بهبود رنگ ظاهر ذخایر آب‌های طبیعی و آب انبارها و جایگزین مناسب برای انواع مواد با خاصیت ضد عفونی‌کنندگی مانند کلر از جمله مزایای نانو مواد ضد جلبک است.
این ماده در صورت رقیق شدن برای انسان ایمن است، ضمن آنکه از ویژگی‌هایی چون ضد جلبک، ضد باکتری، فاقد کلرین، ماده شیمیایی سنتزی، هورمون و یا آنتی بیوتیک برخوردار است.
این نانو مواد برای حفاظت محیط زیست مناسب است، تخریب نمی‌شوند، رسوب نمی‌کنند و به نور خورشید یا دما حساس نیستند.
بیشتر بخوانید: طلای سبز در صنعت تولید مکمل‌های غذایی
کد مطلب: 79992