پژوهشگران دانشگاه آرامآیتی استرالیا (RMIT University) موفق به توسعه روشی نوین برای حذف بیش از ۹۰ درصد ریزپلاستیکها از فاضلاب شدهاند. این فناوری که با ترکیب همزمان میکروحبابها و نانوحبابها در فرآیند شناورسازی با هوای محلول عمل میکند، میتواند بدون نیاز به تغییرات اساسی در زیرساختهای موجود، کارایی تصفیهخانههای فاضلاب را بهطور چشمگیری افزایش دهد و از ورود میلیونها ذره پلاستیکی به محیطزیست جلوگیری کند.
نجات رودخانهها با فناوری حبابهای میکرو و نانو؛ بدون ساخت تأسیسات جدید
ریزپلاستیکها در سالهای اخیر به یکی از مهمترین آلایندههای محیطزیست تبدیل شدهاند. این ذرات بسیار ریز که از تجزیه محصولات پلاستیکی یا الیاف مصنوعی منشأ میگیرند، بهراحتی از بسیاری از سامانههای تصفیه عبور کرده و در نهایت وارد رودخانهها، دریاها و حتی زنجیره غذایی انسان میشوند. اکنون گروهی از پژوهشگران دانشگاه آرامآیتی استرالیا (RMIT University) راهکاری نوآورانه برای مقابله با این چالش ارائه کردهاند؛ راهکاری که میتواند بدون نیاز به بازسازی گسترده تصفیهخانهها، میزان حذف این آلایندهها را به بیش از ۹۰ درصد برساند.
فناوری جدید بر پایه ارتقای فرآیند شناختهشده شناورسازی با هوای محلول (Dissolved Air Flotation یا DAF) توسعه یافته است؛ روشی که سالهاست در تصفیه آب و فاضلاب برای جداسازی ذرات معلق به کار میرود. پژوهشگران در این مطالعه نشان دادند که ترکیب دو نوع حباب، شامل میکروحبابها و نانوحبابها، عملکرد این فناوری را بهطور چشمگیری بهبود میبخشد.
در این روش، شرایط عملیاتی سامانه از جمله فشار هوا، مدتزمان اشباع هوا در آب و اندازه حبابها بهگونهای بهینهسازی شده است که هر دو نوع حباب بتوانند بهصورت همزمان نقش خود را ایفا کنند. نتایج آزمایشها نشان داد استفاده همزمان از میکروحبابها و نانوحبابها، راندمان حذف ریزپلاستیکها را بهمراتب بیشتر از زمانی میکند که تنها یکی از این دو نوع حباب مورد استفاده قرار گیرد.
یافتههای این پژوهش در نشریه علمی ACS ES&T Water منتشر شده است.
بیپلوب پرامانیک (Biplob Pramanik)، دانشیار و سرپرست این پژوهش، میگوید این فناوری میتواند راهکاری عملی و کمهزینه برای ارتقای عملکرد تصفیهخانههای فاضلاب باشد. به گفته وی، تصفیهخانههای فاضلاب یکی از مهمترین مسیرهای ورود ریزپلاستیکها به محیطزیست هستند، زیرا بخش قابل توجهی از این ذرات از فیلترهای متداول عبور میکنند و در نهایت وارد اکوسیستمهای آبی میشوند؛ موضوعی که هم برای حیاتوحش و هم برای سلامت انسان نگرانیهای جدی ایجاد کرده است.
وی تأکید کرد که روش جدید بهسادگی در سامانههای موجود قابل اجراست و میتواند در همان مراحل اولیه تصفیه، بخش عمدهای از ریزپلاستیکها را از جریان فاضلاب جدا کند؛ اقدامی که از انتقال این ذرات به مراحل بعدی فرآیند و در نهایت به محیطزیست جلوگیری خواهد کرد.
بررسیهای پژوهشگران نشان داد هر یک از دو نوع حباب وظیفه متفاوتی بر عهده دارند. میکروحبابها نیروی شناوری لازم را برای انتقال ذرات ریزپلاستیک به سطح آب فراهم میکنند، در حالی که نانوحبابها با افزایش چسبندگی میان ذرات و تقویت فرآیند تجمع آنها، باعث تشکیل ذرات بزرگتر و جداسازی آسانتر آنها میشوند. این همکاری میان دو نوع حباب، راندمان فرآیند را به شکل محسوسی افزایش میدهد.
یکی از مهمترین بخشهای این مطالعه، ارزیابی عملکرد فناوری در شرایطی بود که شباهت زیادی به فاضلاب واقعی داشت. پژوهشگران دریافتند وجود مواد آلی، چربیها، روغنها و گریس که معمولاً بهعنوان عوامل مزاحم در فرآیندهای تصفیه شناخته میشوند، نهتنها موجب کاهش کارایی این فناوری نشد، بلکه در برخی شرایط حتی به بهبود عملکرد آن نیز کمک کرد.
سراجوم منیرا (Sirajum Monira)، از اعضای تیم تحقیقاتی، توضیح داد که این ترکیبات در کنار مواد منعقدکننده متداول، موجب میشوند ذرات ریزپلاستیک به یکدیگر متصل شده و تودههای بزرگتری تشکیل دهند. این ذرات بزرگتر بسیار راحتتر به سطح آب منتقل شده و از جریان فاضلاب جدا میشوند.
وی همچنین خاطرنشان کرد که حذف ریزپلاستیکها پیش از آنکه در لجن فاضلاب تجمع پیدا کنند، اهمیت زیادی دارد. در بسیاری از کشورها، لجن تصفیهخانهها پس از فرآوری بهعنوان کود یا اصلاحکننده خاک مورد استفاده قرار میگیرد. اگر ریزپلاستیکها در این لجن باقی بمانند، دوباره وارد محیطزیست شده و در نهایت به خاک، منابع آب و محصولات کشاورزی راه پیدا خواهند کرد. بنابراین حذف این ذرات در همان مراحل اولیه تصفیه، میتواند از انتشار دوباره آنها جلوگیری کند.
این فناوری از منظر اقتصادی نیز مزیت قابل توجهی دارد. از آنجا که فرآیند جدید بر پایه تجهیزات رایج شناورسازی با هوای محلول توسعه یافته است، بسیاری از تصفیهخانههای موجود میتوانند تنها با بهینهسازی شرایط عملیاتی و بدون سرمایهگذاری سنگین برای احداث خطوط جدید، از این فناوری بهرهمند شوند.
پس از موفقیت آزمایشهای آزمایشگاهی، تیم پژوهشی دانشگاه آرامآیتی استرالیا (RMIT University) اکنون به دنبال همکاری با صنایع و شرکتهای فعال در حوزه آب و فاضلاب است تا عملکرد این فناوری را در مقیاس صنعتی و در جریانهای مختلف فاضلاب ارزیابی کند. پژوهشگران امیدوارند با انجام این مرحله، زمینه برای تجاریسازی و استفاده گسترده از این فناوری در تصفیهخانههای سراسر جهان فراهم شود.
نتایج این پژوهش با عنوان «شناورسازی با هوای محلول یکپارچه مبتنی بر میکروحباب و نانوحباب؛ راهبردی با راندمان بالا برای کاهش ریزپلاستیکها در فاضلاب» (Micro-Nanobubble Integrated Dissolved Air Flotation: A High-Efficiency Strategy for Microplastic Mitigation in Wastewater) به قلم سراجوم منیرا (Sirajum Monira) و بیپلوب پرامانیک (Biplob Pramanik) در نشریه ACS ES&T Water منتشر شده است. این دستاورد میتواند گامی مهم در کاهش آلودگی پلاستیکی منابع آبی جهان و حفاظت از سلامت انسان و اکوسیستمهای طبیعی باشد؛ آن هم با بهرهگیری از فناوریای ساده، قابل اجرا و سازگار با زیرساختهای فعلی تصفیه فاضلاب.
