مشکلات این چنینی در جوامع صنعتی امروزی باعث شده تا راهحلهای مختلفی از طرف محققان سراسر جهان برای برون رفت از آنها ارائه شود. ساخت دستگاههایی برای حذف آلودگیهای محیطی را میتوان نقطه عطفی در این زمینه دانست که هرکدام از آنها میتوانند معادل چندین درخت هوای آلوده را تصفیه کنند وهر چند کاهش فضای سبز و قطع درختان خود از دلایل اصلی بروز عوارض آلودگی هوا هستند، اما حداقل به کمک این دستگاهها میتوان به داشتن هوایی پاکتر امیدوار بود.
آلودگی ذرات یا گرد و غبار، یکی از مشکلاتی است که همواره در طول قرنها گریبانگیر بشر بوده است. البته طی چند سال اخیر با توجه به توسعه و گسترش روز افزون صنایع، نشر ترکیبات آلاینده و ذرات معلق در هوا هم رشد تصاعدی داشتهاند. این در حالی است که آلایندهها میتواند بر سلامت انسان تاثیر گذاشته و آسیبهای زیادی به محیط زیست وارد کند.
به طور کلی مهمترین آلایندههای هوا شامل اکسیدهای کربن (مونوکسید کربن، دی اکسید کربن)، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و گرد و غبار میشوند که در این میان مونوکسید کربن میتواند با هموگلوبین خون کمپلکس پایدار تشکیل دهد و موجب مرگ انسان شود و دیاکسیدکربن هم با ایجاد پدیده گلخانهای میتواند صدمات زیادی به کره زمین و انسانها وارد کند. در ضمن اکسیدهای گوگرد با ایجاد بارانهای اسیدی باعث خوردگی سطوح و آلودگی آبها و خاک میشوند، این اکسیدها عامل ایجاد بیماریهایی مانند آسم و برونشیت هستند. همچنین اکسیدهای نیتروژن عامل تشکیل مهدود فتوشیمیایی میشوند که سوزش چشم، پوست و دستگاه تنفسی را به همراه خواهند داشت.
گرد و غبار عموما از بینی و گلو عبور کرده و وارد ریه میشود. هنگام تنفس، این ذرات میتوانند باعث ایجاد صدمات جدی به ریه و قلب شوند. با افزایش دانش درباره اثرات زیانبار آلایندههای محیطی، صنایع با مقررات سختگیرانهتری برای تخلیه هوای آلوده ناشی از فعالیتهای مختلف به محیط مواجه میشوند. این مقررات به طور فزایندهای سختگیرانه بوده و حدود قانونی انتشار، مدام در حال کاهش هستند. بر این اساس نیاز به دستگاهی که بتواند این آلودگیها را حذف و هوای پاک را وارد محیط کند بشدت احساس میشود.
راهی برای تصفیه هوا
در حال حاضر اگرچه دستگاههای مختلفی برای حذف ذرات و گازهای آلاینده و جلوگیری از نشر آنها به محیط زیست وجود دارند، اما سیکلونها، الکتروفیلترها و اسکرابرها از جمله دستگاههای مورد توجه کارخانجات میباشند. برخی از این دستگاهها مختص حذف ذرات بوده و برخی دیگر مانند اسکرابرها توانایی جداسازی همزمان ذرات و گازهای آلاینده را دارند. دستگاه اسکرابر دینامیکی که در دانشگاه صنعتی امیرکبیر ساخته شده هم دارای این قابلیت است و میتواند معادل یکهزار درخت هوای محیط را از گازهای آلاینده، دوده و گرد و غبار تصفیه کند.
مهندس امین پورمحمدباقر، یکی از پژوهشگران طرح با اشاره به منابع مختلف آلودگیهای هوا از جمله کارخانهها، خودروهای سنگین و کشتیها میگوید: هدف از این طرح حذف آلایندههای گازی و ذرات معلق در هواست که از این منابع تولید میشوند.
وی میافزاید: این دستگاه، آلایندههایی نظیر منوکسید و دی اکسید نیتروژن، منوکسید کربن، دی اکسید گوگرد، سولفید هیدروژن و ذرات گرد و غبار را به شکل همزمان حذف میکند.
پورمحمدباقر درباره ویژگیها و توانمندیهای دستگاههای مختلف حذف آلایندههای هوا میگوید: به طور کلی سیکلونها برای ذرات بزرگتر از 10 میکرون بازده بالایی دارند و قیمت آنها ارزان است. هرچند تنها برای حذف ذرات مناسب هستند و برای حذف گازهای آلاینده نمیتوان از آنها بهره برد. در ضمن بازده سیکلونها برای ذرات با ابعاد کمتر از 10 میکرون بشدت افت میکند و برای جداسازی ذرات ریز مناسب نیست.
در این میان الکتروفیلترها اگرچه قادر به حذف گرد و غبار هستند، اما به فضای بسیار زیادی برای نصب احتیاج دارند و مصرف انرژی آنها بسیار زیاد است. همچنین نسبت به رطوبت حساسند و در رطوبت بالا قابل استفاده نیستند. البته به این مشکلات باید چند مورد دیگر را هم اضافه کرد. چراکه احتمال ایجاد آتش سوزی در آنها زیاد است. ذرات بسیار ریز را نمیتوانند جذب کنند و قیمتشان هم بسیار زیاد است.
پورمحمدباقر میافزاید: در مقایسه با این دو دستگاه اسکرابرها دستگاههایی هستند که از یک مایع جاذب برای جداسازی غبار یا آلایندههای گازی از جریان گاز استفاده میکنند. به طور کلی این دستگاهها اگرچه برای جذب گرد و غبار و گازهای آلاینده مناسب هستند، ولی دارای بازده کمی بوده و ذرات یک میکرون به پایین را جذب نمیکنند. در ضمن از آنجایی که دارای نسبت مایع به گاز بالا هستند، بنابراین مصرف مایع زیادی خواهند داشت و در کل بازده آن حدود 70 درصد است.
تنفس هوای پاک
به گفته پورمحمد باقر، اسکرابر دینامیکی مورد مطالعه در دانشگاه صنعتی امیرکبیر دارای مجموعهای از ویژگیها و محاسن انواع اسکرابرهاست. ضمن آن که یک فن داخلی به حرکت گاز در درون دستگاه کمک کرده و ضمنا باعث تبدیل مایع به قطرات ریزتر و افزایش برخورد قطرات با ذرات میشود. همچنین ایجاد یک جریان بشدت توربولانت، برهمکنش بین مایع و گاز را بهبود میبخشد و همین موضوع باعث میشود تا این نوع از اسکرابرها برای جذب ذرات غبار بسیار ریز با قطر کمتر از میکرون بسیار مناسب باشند.
به گفته پورمحمدباقر، اسکرابر دینامیکی مورد مطالعه، سعی شده با استفاده از تکنولوژی نوین، ذرات مایع ریز شده و تلاطم و توربولانس بیشتر ایجاد شود. در نتیجه بازده این وسیله نسبت به دیگر دستگاههای مشابه بیشتر است. ضمن آن که قابلیت حذف همزمان آلایندههای گازی و ذرات موجود در هوا از جمله CO 2 ،CO ،S2H ،NO 2 ، NO ،دی اکسید گوگرد و... را دارد. از جمله محاسن دیگر این دستگاه میتوان به استفاده از نسبت بسیار پایین مایع به گاز در مقایسه با دستگاههای مشابه دیگر، استفاده از فضای بسیار کمتر، قیمت پایین، توانایی حذف ذرات زیر میکرون و نانو با بازده بالا و قابلیت استفاده در انواع شرایط جوی و رطوبت بالا اشاره کرد. در دستگاه اسکرابر دینامیکی مورد مطالعه، با استفاده از یک روش جدید، تلاطم داخل دستگاه بشدت بالا رفته و این افزایش تلاطم با عث افزایش انتقال جرم و در نتیجه افزایش توانایی جذب گازهای آلاینده و ذرات توسط دستگاه میشود. وقتی که آلاینده جذب مایع شد، قطرات مایع از گاز توسط سیکلون مخصوص اسکرابر دینامیکی جدا شده و هوای تصفیه شده به بیرون هدایت میشود. مایع جاذب نیز دوباره به داخل دستگاه سیرکوله میشود.
این دستگاه قادر به جداسازی همزمان غبار و آلایندههای گازی است که در دستگاههای دیگر همچون فیلترهای کیسهای و الکتروفیلترها ممکن نیست. آب مصرفی در این دستگاه میتواند نقش خنک کننده را برای گاز ورودی ایفا کند، بنابراین این دستگاه قادر است در دما و رطوبت زیاد نیز به کار خود ادامه دهد. در حالی که دستگاههای دیگر همچون فیلترهای کیسهای و الکتروفیلترها در چنین شرایطی از کار میافتند. علاوه بر تمام نکات ذکر شده هزینه ساخت و نگهداری این دستگاه و فضای مورد نیاز برای نصب آن نسبت به تمام دستگاههای دیگری که در صنعت برای جداسازی غبار و آلایندهها مورد استفاده قرار میگیرند کمتر است، در نتیجه استفاده از آن در صنایع مختلف مقرون به صرفه است.
به اعتقاد پورمحمدباقر، این دستگاه با توجه به کارایی بالا و موارد استفاده متعدد، آینده بسیار روشنی در پیش دارد و با استفاده از آن میتوان با هزینه پایین آلایندههای گازی و ذرات موجود در هوا را حذف کرد و از هوای پاک، این نعمت خدادادی، بهره برد.با توجه به موارد زیاد استفاده از این دستگاه، میتوان آن را در ایران به تولید انبوه رساند و به خارج از کشور نیز صادر کرد.
