تأثير تكنولوجيا النانو على البيئة

Advertisements

تأثير تكنولوجيا النانو على البيئة

 

تكنولوجيا النانو هو العلم الناشئ التي من المتوقع أن يكون لها تطورات سريعة وقوية في المستقبل.

ومن المتوقع أن يسهم بشكل كبير في النمو الاقتصادي وخلق فرص العمل في الاتحاد الأوروبي في العقود المقبلة.

وفقا للعلماء، من المتوقع أن يكون لتكنولوجيا النانو أربعة أجيال متميزة من التقدم.

 

مستقبل تكنولوجيا النانو

 

نحن نشهد حاليا الجيل الأول، أو ربما الثاني من المواد النانوية.

الجيل الأول هو كل شيء عن علم المواد مع تعزيز الخصائص التي تتحقق من خلال دمج “الهياكل النانوية السلبية”.

هذا يمكن أن يكون في شكل الطلاء  أو استخدام الأنابيب النانوية الكربونية لتقوية البلاستيك.

الجيل الثاني يستخدم الهياكل النانوية النشطة ، على سبيل المثال ،

من خلال النشاط الحيوي لتوفير دواء في خلية أو عضو مستهدف معين.

ويمكن القيام بذلك عن طريق طلاء الجسيمات النانوية ببروتينات محددة.

ويتقدم التعقيد أكثر في الجيلين الثالث والرابع.

بدءا من نظام نانو متقدم لمضادات النانو على سبيل المثال والانتقال إلى نظام نانوي جزيئي للتحكم في نمو الأعضاء الاصطناعية في الجيل الرابع من المواد النانوية.

 

في حين قد تكون هناك فوائد، فإن الآثار الطويلة الأجل لا تزال غير مؤكدة.

تكنولوجيا النانو هو مصطلح واسع للعلوم والاختراعات التكنولوجية

التي تعمل على مقياس “نانو” و هو  أصغر بمليار مرة من متر واحد.

نانومتر واحد حوالي ثلاث ذرات طويلة.

تعمل قوانين الفيزياء بشكل مختلف على نطاق النانو ، مما تسبب في أن تتصرف المواد المألوفة بطرق غير متوقعة على نطاقات النانو.

 

على سبيل المثال، يستخدم الألمنيوم بأمان لحزم الصودا وتغطية الطعام، ولكن على نطاق النانو انها متفجرة.

 

اليوم يتم استخدام تكنولوجيا النانو في الطب والزراعة والتكنولوجيا. في الطب ،

وتستخدم جزيئات نانو الحجم لتسليم الأدوية إلى أجزاء محددة من جسم الإنسان للعلاج.

تستخدم الزراعة جزيئات النانو لتعديل جينوم النباتات لجعلها مقاومة للأمراض، من بين تحسينات أخرى.

ولكن مجال التكنولوجيا هو الذي ربما يبذل قصارى جهده لتطبيق الخصائص الفيزيائية المختلفة المتاحة على نطاق النانو لخلق اختراعات صغيرة وقوية مع مزيج من العواقب المحتملة على البيئة الأكبر.

 

إيجابيات وسلبيات التكنولوجيا النانوية البيئية

 

شهدت العديد من المناطق البيئية تطورات في السنوات الأخيرة بسبب تكنولوجيا النانو  ولكن العلم ليس مثاليا بعد.

 

جودة المياه

 

تكنولوجيا النانو لديها القدرة على توفير حلول لنوعية المياه السيئة.

ومع توقع زيادة ندرة المياه في العقود المقبلة فقط، فإن توسيع كمية المياه النظيفة المتاحة في جميع أنحاء العالم أمر ضروري.

يمكن أن ترتبط المواد النانوية الحجم مثل أكسيد الزنك وثاني أكسيد التيتانيوم وأكسيد التنغستن بالملوثات الضارة ، مما يجعلها خاملة.

و بالفعل، تستخدم تكنولوجيا النانو القادرة على تحييد المواد الخطرة في مرافق معالجة مياه الصرف الصحي في جميع أنحاء العالم.

يمكن استخدام جزيئات نانو الحجم من ثنائي كبريتيد الموليبدينوم لإنشاء أغشية تزيل الملح من الماء مع خمس طاقة طرق تحلية المياه التقليدية.

في حالة حدوث تسرب نفطي طور العلماء أقمشة نانوية قادرة على امتصاص النفط بشكل انتقائي.

وهذه الابتكارات مجتمعة قادرة على تحسين العديد من الممرات المائية الملوثة بشدة في العالم.

 

جودة الهواء

 

كما يمكن استخدام تكنولوجيا النانو لتحسين نوعية الهواء التي لا تزال تزداد سوءا في جميع أنحاء العالم كل عام من إطلاق الملوثات من خلال الأنشطة الصناعية.

 

ومع ذلك ، فإن إزالة الجسيمات الصغيرة والخطرة من الهواء أمر صعب من الناحية التكنولوجية.

وتستخدم الجسيمات النانوية لإنشاء أجهزة استشعار دقيقة قادرة على الكشف عن الملوثات الصغيرة والضارة في الهواء،

 

مثل أيونات المعادن الثقيلة والعناصر المشعة.

 

و من الأمثلة على أجهزة الاستشعار هذه الأنابيب النانوية ذات الجدران الواحدة، أو  SWNTs.

على عكس أجهزة الاستشعار التقليدية، التي تعمل فقط في درجات حرارة عالية للغاية، يمكن ل SWNTs اكتشاف ثاني أكسيد النيتروجين وغازات الأمونيا في درجة حرارة الغرفة.

ويمكن لأجهزة استشعار أخرى إزالة الغازات السامة من المنطقة باستخدام جزيئات بحجم النانو من الذهب أو أكسيد المنغنيز.

 

انبعاثات غازات الاحتباس الحراري

 

ويجري تطوير جسيمات نانوية مختلفة للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحرارى.

ويمكن لإضافة الجسيمات النانوية إلى الوقود أن تحسن كفاءة الوقود،

مما يقلل من معدل إنتاج غازات الدفيئة الناجم عن استخدام الوقود الأحفوري.

و يجري تطوير تطبيقات أخرى لتكنولوجيا النانو لالتقاط ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي.

 

سمية المواد النانوية

وعلى الرغم من فعالية المواد النانوية، فإنها قادرة على تشكيل منتجات سامة جديدة عن غير قصد.

الحجم الصغير للغاية من المواد النانوية يجعل من الممكن بالنسبة لهم لتمرير من خلال الحواجز التي لا يمكن اختراقها خلاف ذلك،

مما يسمح للجسيمات النانوية في نهاية المطاف في الليمفاوية والدم، وحتى نخاع العظام.

وبالنظر إلى إمكانية وصول الجسيمات النانوية الفريدة إلى العمليات الخلوية،

فإن تطبيقات تكنولوجيا النانو يمكن أن تسبب ضررا واسع النطاق في البيئة إذا تم توليد مصادر المواد النانوية السامة عن طريق الخطأ.

هناك حاجة إلى اختبار دقيق للجسيمات النانوية لضمان اكتشاف المصادر المحتملة للسمية قبل استخدام الجسيمات النانوية على نطاقات واسعة.

 

ونتيجة لنتائج المواد النانوية السامة، وضعت لوائح لضمان إجراء بحوث تكنولوجيا النانو بأمان وكفاءة.

قانون مراقبة المواد السامة هو القانون الأميركي لعام 1976

الذي يمنح وكالة حماية البيئة الأميركية سلطة طلب الإبلاغ وحفظ السجلات والاختبار والقيود المفروضة على استخدام المواد الكيميائية.

على سبيل المثال، بموجب قانون حماية البيئة، تتطلب وكالة حماية البيئة اختبار المواد الكيميائية المعروفة بتهديد صحة الإنسان، مثل الرصاص والأسبستوس.

كما يتم تنظيم المواد النانوية تحت قانون الأسلحة الكيميائية باعتبارها “مواد كيميائية”.

ومع ذلك، بدأت وكالة حماية البيئة مؤخرا فقط في تأكيد سلطتها على تكنولوجيا النانو.

في عام 2017، طلبت وكالة حماية البيئة من جميع الشركات التي صنعت أو عالجت المواد النانوية بين عامي 2014 و2017 تزويد وكالة حماية البيئة بمعلومات عن نوع وكمية تكنولوجيا النانو المستخدمة.

اليوم ، يجب تقديم جميع الأشكال الجديدة من تكنولوجيا النانو إلى وكالة حماية البيئة لمراجعتها قبل دخول السوق.

وتستخدم وكالة حماية البيئة هذه المعلومات لتقييم الآثار البيئية المحتملة لتكنولوجيا النانو وتنظيم إطلاق المواد النانوية في البيئة.

 

في عام 2011، كندا والولايات المتحدة قد أنشئ مجلس تعاوني تنظيمي للمساعدة في مواءمة النهج التنظيمي للبلدين في مختلف المجالات،

بما في ذلك تكنولوجيا النانو و من خلال مبادرة تكنولوجيا النانو التي أطلقتها لجنة التنسيق الإقليمية،

وضعت الولايات المتحدة وكندا خطة عمل لتكنولوجيا النانو، أنشأت التنسيق التنظيمي المستمر وتبادل المعلومات بين البلدين في مجال تكنولوجيا النانو.

ويتضمن جزء من خطة العمل تبادل المعلومات عن الآثار البيئية لتكنولوجيا النانو،

مثل تطبيقات تكنولوجيا النانو المعروفة بأنها تفيد البيئة وأشكال تكنولوجيا النانو التي يتبين أن لها عواقب بيئية.

يساعد البحث المنسق وتنفيذ تكنولوجيا النانو على ضمان استخدام تكنولوجيا النانو بأمان.

 

 

Tags: , , ,