باتوجه به اهمیت بحث استریلیزاسیون آب در دنیای امروز واز طرفی شیوع عفونتها ومقاوم شدن باکتریها به درمان، یافتن روشی نوین، کارآمد و سریعتر از روشهای معمول برای تصفیه آب بسیارمورد توجه است. شرکتهای ایرانی و نانوفناور مستقر در مرکز صنعتی سازی نانوفناوری راهبردی (ICAN)، در این زمینه نیز فعالیتهای مورد توجهی انجام داده اند.
دراین نوشتار روش استریل آب را بافناوری پلاسمای سرد شرح خواهیم داد.
یکی از موارد بسیار جدی در حوزه آب و پساب شیوع بیماریها ناشی از مصرف آب ناسالم به دلیل فقدان و یا نامناسب بودن فرآیندهای میکروبزدایی و تصفیه آب آشامیدنی میباشد. روشهای گوناگونی برای کاهش آلودگی عوامل میکروبی آب وجود دارد. از این جمله می توان به افزودن مواد شیمیایی، فیلتراسیون و استفاده از پرتو فرابنفش که هرکدام معایب زیادی را به همراه دارند، اشاره کرد. استفاده از کلر به عنوان یک ماده شیمیایی برای میکروبزدایی آب آشامیدنی، علیرغم اینکه مفید واقع میشود، دارای معایب و مضراتی نیز هست. به همین دلیل متخصصان ضمن توصیه روشهای جایگزین کلرزنی، تاکید دارند که کلر باقیمانده در آب شهری، در نقطه مصرف و درست قبل از نوشیدن، از آب حذف شود.
وجود معایب در روشهای بکار رفته برای کاهش آلودگی آب، نگاه فعالان این بخش از صنعت را به یک فناوری زیست سازگار و بدون خطر برای انسان سوق داده است که در این بین فناوری پلاسمای سرد در صدر این لیست قرار دارد. در اینجا به معرفی نقش این فناوری در رفع آلودگی آب و مقایسه تاثیر پلاسمای ناشی از تخلیه الکتریکی و روش های مرسوم میکروبزدایی آب میپردازیم.
تخلیه الکتریکی و ایجاد پلاسما در آب
در تخلیه الکتریکی در داخل آب به منظور استریلیزاسیون، عوامل فیزیکی و شیمیایی مختلفی شرکت دارند.
رادیکال های OH.: وقتی مولکول های آب تحت فرآیند تخلیه الکتریکی قرار میگیرند، رادیکالهای OH. و H. در فرآیندهای تجزیه و یونیزاسیون به وجود میآیند. رادیکال های OH. یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار در فرآیند باکتری زدایی است، زیرا با قدرت بالای نفوذ به داخل غشاء باکتری می تواند با باکتری وارد واکنش شده و آن را از بین ببرد.
پرتو فرابنفش: پلاسمای ایجاد شــده درون آب می تواند، منجر به تولید پرتو فرابنفش گردد. این پرتو، میکروارگانیسمها را غیرفعال مینماید و باعث واکنش فتوشیمیایی میشود. از آنجا که پرتوی UV در دیواره سلول میکروارگانیسم ها نفوذ میکند، اسیدهای نوکلئیک و دیگر مواد سلولی عوامل بیماری زا به وسیله تابش آن، تحت تاثیر قرار میگیرند. در نتیجه، سلولهایی که در معرض این پرتو قرار گرفتهاند، آسیب دیده و یا نابود میشوند.
موج شـوک: موج شـوک یک اغتشاش پیشرونده است و هنگامی به وجود میآید، که یک موج در محیط سیال با سرعتی سریعتر از سرعت صوت حرکت کند. امواج شوک همانند یک موج عادی با خود انرژی حمل می کند و می تواند دریک محیط انتشار یابد. این انرژی می تواند تخریب دیواره سلولی و میکروارگانیسمها را باعث شود.
حـرارت: بـر اثر تخلیه الکتریکی، حرارت بالای در اطراف پلاسما ایجاد میشــود. حرارت ایجاده شده، میتواند بسیاری از میکروارگانیسمها را از بین ببرد.
از آنجایی که انواع مختلف تخلیههای الکتریکی در آب، تمام سازوکارهای فیزیکی و شیمیایی مربوط به پلاسما را شامل میشوند، انتظار میرود که این فناوری قابلیت از بین بردن طیف وسیعی از میکروبها نسبت به سایر روشهای مرسوم میکروبزدایی آب را داشته باشند. پلاسما ناشی از تخلیه الکتریکی را بسته به نوع طراحی و منبع می توان به تخلیه الکتریکی قوس الکتریکی (تخلیه الکتریکی گرم با انرژی بالا )، تخلیه الکتریکی کرونا (تخلیه الکتریکی بدون گرما با انرژی کم) و تخلیه الکتریکی جرقه ای (تخلیه الکتریکی با خصوصیات بین قوس الکتریکی و کرونا ) تقسیم بندی کرد. تحقیقات اولیه نشان می دهند که پلاسمای قوس الکتریکی پالسی، مزایای بیشتری نسبت به روشهای مشابه در از بین بردن میکروارگانیسمها، جلبکها، مواد آلی فرار، ترکیبات نیتروژنی زبالههای شهری و برخی از مواد غیرآلی فراهم میکند.
