php // }
?>
دانش بنیان
حاصل از ثبت اختراع
محمدرضا جلالی بازه حور
مدیر عامل
در کنار تمام مزایایی که فرآیند آبکاری به همراه دارد، پساب تولید شده در این روش بسته به نوع فرآیند عموماً حاوی مقادیر زیادی از عناصر سنگین همچون کروم، نیکل، روی و غیره هستند که اگر بدون خنثی سازی و حذف این فلزات در محیط زیست رها شود، سبب خطرات زیست محیطی به ویژه برای آبهای زیرزمینی میشود. این مشکل تا حدی جدی هست که تعدادی از کشورهای اروپایی و پیشرفته مجوز انجام این فرآیند صنعتی را در کشور خود ارائه نمیکنند. همچنین بر طبق آمار سازمان جهانی بهداشت سالیانه دو میلیون مرگ به علت آلودگی آبهای زیرزمینی در کشورهای در حال توسعه اتفاق میافتد.
در ایران این فرآیند با توجه به نیازی که در صنایع مختلف به آن است بسیار زیاد انجام میگیرد. شهرکهای صنعتی در کلان شهرها و همچنین کارگاههای کوچک و بزرگ حتی در بافت شهری وجود دارند که علاوه بر تولید میزان زیادی پساب، متأسفانه در موارد بسیار این پسابها در سفره های زیر زمینی رها میکنند. بر طبق آمار انجمن آبکاران ایران حدود 4000 کارگاه آبکاری در شهر تهران فعال هستند. با بررسی هایی که انجام شده حدود 3 هزار واحد متخلف آبکاری زیرزمینی در این شهر وجود دارند. به گفته کارشناسان یک لیتر پساب آغشته به سه فلز سنگین و سمی این کارگاه ها می تواند تا 300 سال آب زیر زمینی را در آن نقطه آلوده کند. در این زمینه بیشترین نگرانی مربوط به 500 حلقه آب شربی است که در نقاط مختلف تهران پراکنده شدهاند.
با ورود فناوری نانو به عرصه تصفیه پساب آبکاری بسیاری از مشکلات روشهای مرسوم همچون بازده پایین، پیچیدگی فرآیند و زمان بر بودن فرآیندها حل شده است اما مشکل اساسی یعنی هزینه بالا که در واقع عمدهترین دلیل کارگاههای آبکاری برای سرباز زدن از امر تصفیه هست هنوز پا برجا باقی مانده است. اگرچه روشهای نانویی همچون نانوکاتالیستها، نانوجاذبها و نانوغشاها با خود بهبود فرآیندهای مرسوم تصفیه را به همراه داشتهاند ولی گران بودن نانوذرات و نانوساختارها خود سبب به بار آوردن هزینه بیشتر برای کارگاه آبکاری دارد. در سالهای اخیر به کمک نانوفناوری و ارزشی که مواد با توجه به خواص در مقیاس نانو به خود میگیرند، بازیافت مواد به صورت نانوذرات از این پسابها که در ترکیب خود مواد ارزشمندی همچون طلا، نیکل، کروم، روی، مس و غیره را دارند، مورد توجه قرار گرفته است. این دیدگاه و عملی شدن این روش باعث شده است تا پسابهای آبکاری که تا قبل از این بهعنوان یک ماده خطرناک و سمی شناخته شود اکنون به یک ماده ارزشمند تبدیل شوند. تحقیقات زیادی در دنیا در حال انجام است که با توجیهدار کردن روشها از لحاظ اقتصادی نانوذرات ارزشمند موجود در این پسابها بازیافت شود. یکی از این فعالیتها، پروژه سنتز نانوذرات اکسید کروم سبز از پساب آبکاری کروم است که در ایران و توسط محققین شرکت دُرنیکا سبز پژوه انجام شده است.
پروژه سنتز نانواکسید کروم از پساب آبکاری در سال 1400 با شناسایی خطرات و مشکلات پساب تولید شده در کارگاههای آبکاری، همچنین ظرفیت موجود در کشور و با تمرکز بر روی کارگاههای آبکاری کروم به دلیل عمومیت آن و میزان بیشتر پساب تولیدی به نسبت دیگر روشهای آبکاری شروع شد. در ابتدا پساب کروم چندین کارگاه آبکاری در شهرهای تهران و مشهد مورد آزمایش قرار گرفت و با بهینه کردن روش با موفقیت نانواکسید کروم سبز با خلوص بالا از همه این موارد سنتز شد. در سال 1401 این پروژه در برنامه طرح های نوآورانه نانومچ ستاد نانو پذیرفته شد تا همکاری با ستاد نانو آغاز شود. در ابتدای سال 1402 بود که این پروژه در ایران ثبت اختراع شد و سپس در پی آن سرکت دُرنیکا سبز پژوه با محور فعالیت بر روی این پروژه و موارد مشابه تاسیس شد. با ادامه فعالیت بر روی این پروژه ، شرکت دُرنیکا موفق به کسب تاییدیه نانو مقیاس و دانش بنیانی نوپا این محصول شد. همزمان با ورود شرکت دُرنیکا سبز به پارک علم و فناوری دانشگاه فردوسی مشهد این پروژه موفق به کسب رتبه های کشوری و استانی همچون: قرارگیری در بین 25 محصول فناورانه برتر کشوری جشنواره پیشگامان اینوتکس از بین 2500 طرح مشارکت کننده، 10 طرح برتر کشوری منتخب مردمی در پانزدهمین دوره نمایشگاه نانو ایران، قرارگیری در بین دستاوردهای برتر فناورانه سال 1403 استان خراسان رضوی و کسب رتبه سوم در رویداد ملی فرتاک 5 با محوریت بازچرخانی پساب صنعتی شده است.
این نانوذرات دارای خلوص 99درصد، اندازه میانگین ذرات 60 نانومتر و ساختار هگزاگونال هستند. این مواد کاربرد بسیاری در صنایع مختلف بویژه در صنعت پیگمنت دارند. با توجه به روش ساده ،کم هزینه که همراه با حذف دیگر مواد زائد خطرناک موجود در پساب است و همچنین خواص ویژه نانوذرات اکسید کروم سبز و جایگاه ویژه این محصول در صنعت، پیشبینی میشود این روش به زودی در بیشتر کارگاههای آبکاری به کار گرفته شود و تغییرات اساسی در این صنعت در جهت حل مشکل پسابهای تولیدی داشته باشد. در حال حاضر با بررسی بازار و شناخت مصرف کنندگان نانوذرات اکسید کروم سبز فروش MVP محصول آغاز شده است و این محصول به چندین شرکت مصرف کننده بصورت نمونه ارسال شده است.
این پروژه به دو قسمت اصلی قابل تقسیم می باشد: الف - بخش زیست محیطی که مربوط به جمع آوری پساب از کارگاههای آبکاری میشود که از نظر محیط زیستی باعث میشود که این پسابها در سفرههای زیر زمینی رها نشوند. اگرچه تا کنون تنها راهی که برای رها نشدن این پساب ها از این کارگاهها سیستم تصفیه و امحاء بود ولی این خود سبب به بار آمدن هزینه های گزافی میشد که اکثر کارگاهها از آن سر باز زدهاند. اما در این روش کارگاههای آبکاری متحمل هیچ هزینه ای نمیشوند و هم چنیین نیاز به انبار کردن این پساب ها هم نخواهند داشت و می توانند روزانه آنها را تحویل دهند. همچنین این روش عاری از هرگونه پساب سمی یا خطرناک است.
ب - بخش استخراج نانوذرات اکسید کروم: همانطور که در بخش قبل ذکر شد روش های قبل شامل امحاء و سیستم تصفیه بوده که در روش امحاء هیچگونه بازدهی از این پسابها صورت نمیگرفت و روش سیستم تصفیه نیزشامل بازده بسیار پایین استخراج کلی مواد و خنثی سازی هست که برای رسیدن به محصول نهایی نیاز به عملیات ثانویه جداسازی می باشد، با توجه به هزینه تمام شده مقرون به صرفه نیست. در این روش از همان ابتدا و همزمان با عملیات خنثی سازی تبدیل پساب به محصول اولیه شده و سپس تبدیل به نانو ذرات اکسید کروم سبز میشود. تکنیک انجام شده در این طرح بر پایه فرآیندهای شیمیایی و کم هزینه طراحی شده است.
اکسید کروم به طور طبیعی به عنوان ماده معدنی اسکولایت (Eskolaite) موجود در اسکارنهای ترمولیت غنی از کروم، متاکوارتزیت و رگههای کلریت وجود دارد. اسکولایت همچنین بخش نادری از شهاب سنگهای کندریتی را تشکیل میدهد. اکسید کروم دارای خواصی مانند مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر مواد شیمیایی است که آن را برای استفاده در کاربردهایی مانند پوشش، رنگ، سرامیک، شیشه، جوهر مناسب میکند و میتواند به عنوان کاتالیزور استفاده شود. این خواص همچنین شامل پایداری حرارتی و پراکندگی است که آن را مناسب برای کاربردهای متالورژی نیز میکند. اکسید کروم سبز اغلب در رنگ های صنعتی که نیاز به سایش زیادی دارند استفاده می شود. به عنوان مثال، خودروهای نظامی با رنگ سبز Cr2O3 رنگ آمیزی می شوند. این رنگ آنها را در معرض گرما و آفتاب زیاد حفظ می کند و آن را برای کاربردهای بیرونی مناسب می کند.
روش تولید اکسید کروم سبز در دنیا بصورت معدنی بوده و به روش شیمیایی فقط در مقیاس آزمایشگاهی تاکنون انجام شده است. مجموعه روش برای رسیدن به محصول نهایی (نانواکسید کروم سبز) مختص به این گروه میباشد لذا تکنولوژی و فناوری آن نیز بصورت سیستماتیک، نوین و در دنیا برای اولین بار است که انجام میشود.
اکسید کروم سبز در مقیاس نانو به دلیل نسبت سطح به حجم بالا دارای واکنش پذیری بهتری در مقایسه با اندازه دانه میکرون میباشد. همچنین ثابت شده است که استفاده از نانو اکسید کروم در پیگمنتهای رنگ سبب افزایش شفافیت آنها میشود. در صنعت سرامیک استفاده از نانو اکسید کروم در لعابهای رنگی باعث کاهش دمای زینترینگ شده که این خود سبب صرفهجویی در مصرف انرژی و در نهایت هزینه تولید پایینتر میشود. از دیگر خواص این محصول، بند گپ بزرگ (3ev) است که آن را برای کاربردهای فتوالکترونیکی نیز مساعد کرده است.
علاوه بر موارد ذکر شده، اکسید کروم دارای خواص ذاتی مانند مقاومت در برابر سایش، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی است که مجموع این خواص باعث شده است که از این ماده در صنایع مختلفی استفاده شود.
در این پروژه نانوذرات اکسید کروم سبز با اندازه دانه میانگین 60 نانومتر، درصد خلوص 99 درصد، شکل ساختاری هگزاگونال و توزیع همگن ذرات) ، از پساب آبکاری با موفقیت سنتز شد. با توجه به مشکلات زیست محیطی حاصله از پسابهای آبکاری و همچنین نیاز صنعت به این محصول تلاش شده است تا در این طرح راه حلی دو سویه برای رفع مشکلات مذکور ارائه شود. پیشبینی میشود که با توجه به روش تولید ساده و در عین حال کم هزینه، نیاز کارگاههای آبکاری و صنایع استفاده کننده از اکسید کروم و همچنین با اتکا به نتایج و آنالیزهای تکرار شده در این طرح، خیلی زود این پروژه در مقیاس صنعتی انجام شود و سودمندی خود را در صنعت کشور به منصه ظهور رساند.
✓ حفاظت از محیط زیست
✓ قیمت محصول نهایی تا یک پنجم میانگین جهانی
✓ خلوص بالا محصول نهایی
✓ هزینه راه اندازی پایین
عدم وجود تولید کننده داخلی