«جام‌جم» از موفقیت پژوهشگران ایرانی در تولید دستگاه‌های تصفیه هوا با فناوری پلاسما گزارش می‌دهد
تنفس در هوای فناوری
دستگاه‌های تصفیه هوا از محصولات فناورانه دنیای امروز ما هستند؛ محصولی که شاید 10سال پیش فکر نمی‌کردیم روزی به آن نیاز داشته باشیم. افزایش آلودگی هوا و بیشتر شدن آلرژی‌های تنفسی و بیماریهای ویروسی همهگیر باعث شد نیاز به این دستگاهها برای محیط‌های اداری و پررفت‌وآمد بیش از همیشه احساس شود.
اگر روند آلودگی هوا به همین ترتیب پیش رود، تصفیه هوای بیمارستانها، مراکز درمانی، ادارههای پررفت‌وآمد و مکانهایی که مراجع زیادی در شبانهروز دارند دیگر با دستگاه‌های تهویه هوای معمولی امکان‌پذیر نخواهد بود. به همین منظور امروزه فناوریهای نوینی در جهان توسعه یافته تا هوای آلوده به عوامل بیماریزا را هم تصفیه کند. محققان ایرانی تلاش کردند با بررسی دقیق این فناوریهای جدید، دستگاه‌های تصفیه هوایی بسازند که برای خانه و محیط‌های درمانی کاربردی باشد. ایده محوری یکی از شرکتهای دانشبنیان فعال در این زمینه، استفاده از کاربردهای مختلف فناوری پلاسما در حوزه تصفیه هوا است. در گفتوگو با رضا‌محصل، مدیرعامل این شرکت دانشبنیان مستقر در پارک علموفناوری کاشان به نحوه استفاده از پلاسما در فرآیند تصفیه هوا و چگونگی توسعه این محصول ایرانی پرداخته‌ایم.
آلایندههای زیادی میتوانند باعث آلودگی هوا شوند، برخی از آنها عوامل بیماریزایی مثل ویروس‌ها، باکتری‌ها، کپک و قارچ هستند و برخی دیگر آلودگیهایی مثل گردوغبار و گرده گلها و آلایندههای ناشی از سوخت‌های فسیلی. دستگاه‌های تصفیه هوا متناسب محیطی که قرار است در آن نصب شوند برای تصفیه یک یا چند دسته از این آلودگی‌ها طراحی و ساخته میشوند.
آلودگی هوا، جرقه‌ای برای ایده اولیه
گروهی از دانشجویان رشته نانوفناوری دانشگاه کاشان از دورهای که در مقطع کارشناسی ارشد تحصیل میکردند به فناوریهای رایج دنیا برای تصفیه هوا علاقهمند شدند و با تاسیس شرکت دانشبنیانی فعالیت خود را در این زمینه آغاز کردند. به گفته رضا محصل، مدیرعامل این شرکت دانشبنیان، افزایش آلودگی هوا در کلانشهرهای ایران باعث شد آنها بهطور جدی‌تری برای ساخت دستگاه‌های تصفیه هوا اقدام کنند. مدتی مطالعه و تحقیق درباره نمونههای خارجی و سازوکارشان باعث شد به طرح اولیه خوبی برای ساخت دستگاهی ایرانی برسند. آنها در مسیر توسعه فعالیتشان به سرمایهگذار نیاز داشتند که در جریان آشناییشان با مجموعه نانو استارت‌آپ ستاد نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری موفق به جذب سرمایه شدند.
معضلات استفاده ازن و لامپ فرابنفش
تا پیش از این‌که از پلاسما برای ضدعفونی محیط استفاده شود، روش‌های دیگری برای این کار‌به‌کار میرفت که عمدتا اثرات نامطلوبی در سلامت انسان داشت. محصل در اینباره میگوید: «ضدعفونی معمولا با کمک روشهایی مثل ازن و لامپ فرابنفش انجام میشد اما هر یک از این موارد چالشهایی دارد که باعث می‌شود برای همه محیطها قابل استفاده نباشد. برای مثال الکل که برای ضدعفونی سطوح به کار میرود برای ضدعفونی کردن هوا کارایی ندارد.»
او با اشاره به این که وقتی بخواهیم هم تصفیه و هم ضدعفونی را انجام بدهیم نیاز به فناوری داریم، ادامه می‌دهد: «ازن از گازهایی است که برای ضدعفونی به کار میرود اما باعث اکسید برخی قطعات می‌شود و مقادیر زیاد آن برای محیط‌‌زیست و سلامت انسان ضرر دارد. لامپ فرابنفش هم برای ضدعفونی کردن نیاز به تابش در محیط دارد اما مسأله این است که پرتوهای این لامپ میتواند سلامت انسان را به خطر بیندازد. علاوه بر این در اتاقهای عمل، درحین جراحی دستگاه روشن باشد در حالی که درباره لامپ فرابنفش چنین امکانی وجود ندارد.» او میافزاید: «همین موضوع باعث شد ما به فکر استفاده از فناوری دیگری بیفتیم و آن هم کمک گرفتن از پلاسما برای ضدعفونی بود.»
ضدعفونی با پلاسما، چطور و چگونه؟
پلاسما همان رعد و برق است که به‌عنوان حالت چهارم ماده آن را میشناسیم. اگر به مادهای که جامد است، حرارت و انرژی بدهیم به مایع تبدیل می‌شود و اگر به همان مایع دوباره انرژی و حرارت بدهیم به گاز تبدیل می‌شود و در نهایت گاز تحت انرژی بیشتر به حالت پلاسما در میآید که اتمها در آن دارای بار الکتریکی شده و به یون یعنی ذرات باردار (بار مثبت و منفی) تبدیل می‌شود. محصل، روش کار دستگاه ضدعفونیکننده را اینطور شرح می‌دهد: «برق شهر 220 ولت است. داخل فیلتر پلاسمای هوا را از اختلاف ولتاژ حدود 10هزار ولت عبور می‌دهیم و این مشابه همان رعدوبرق است که به تمام ذرات هوا برخورد کرده و باعث از بین رفتن آلودگی‌ها می‌شود. به این ترتیب هوایی که از دستگاه بیرون میآید به واسطه وجود یونهای مثبت و منفی پلاسما به هر جا که برسد آن سطح را ضدعفونی میکند.» او ادامه می‌دهد: «پلاسما در دستگاه‌های خانگی، یخچالها و دستگاه‌های عفونی بیمارستانی مورد استفاده قرار میگیرد. باید بتوان حجم آن را کنترل کرد، چون اگر بیش از حد مشخصی باشد، بهرهوری کافی را نخواهد داشت، ضمن این‌که این فرآیند در ادامه، مقداری ازن تولید خواهد کرد که برای سلامت مضر است. کنترل حجم و بار الکتریکی که در هوا آزاد می‌شود، کار پیچیدهای است.»
چالش راهاندازی استارت‌آپ برای دانشجویان
تحصیل و کارآفرینی یا آغاز فعالیت اقتصادی بهطور همزمان برای بسیاری از محققان و دانشجویان ایرانی کاری دشوار و پیچیده است. علتش هم این است که نه دانشگاهها فعالیت اقتصادی دانشجو را میپذیرند و نه سازوکار مناسب کارآفرینی برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی وجود دارد. محصل، این موضوع را دغدغه اصلی فعالیتهای کارآفرینی خود میداند و میگوید: «این موضوع برای من و همکارانم که همگی دانشجو هستیم، چالشهای جدی ایجاد کرده است. در حالی که اگر حمایت و زیرساخت مناسب برای تحصیل و راهاندازی استارت‌آپ مرتبط با رشته وجود داشت، دانشجویان تحصیلات تکمیلی میتوانستند کسبوکار تخصصی مدنظرشان را راه بیندازند. درحال‌حاضر اما دانشجو با مسائلی مثل نداشتن خوابگاه در ترمهای بالاتر یا در دوره مرخصی مواجه می‌شود که این مسأله میتواند هم فعالیت علمی او را دچار مشکل کند هم در روند تحصیلش دردسرساز شود.»
کاربرد اصلی ضدعفونی با پلاسما کجاست؟
محصل یکی از مهمترین کاربردهای استفاده از پلاسما در ضدعفونی محیط را مربوط به کارخانههای لبنیات و مواد غذایی میداند که هم به تهویه هوا نیاز دارند هم باید از وجود میکروارگانیسمها در محیط جلوگیری کنند. او با اشاره به پایین بودن قیمت دستگاه نسبت به نمونههای خارجی میگوید: «قیمت دستگاه‌های خارجی مشابه که اغلب ساخت کشور فرانسه هستند حدود هفت تا هشت برابر قیمت نمونه ایرانی است. در حال حاضر حملونقل و نصب با شرکت خود ماست و به صورت رایگان انجام می‌شود.»
وی در توضیح مزیت شرکتش نسبت به دیگر شرکتهایی که از پلاسما برای این کار استفاده میکنند، میگوید: «در ایران شرکتهای مختلفی هستند که این کار را انجام میدهند اما تفاوت آنها با کار ما این است که این شرکتها می‌کوشند ازن تولید شده را تا جای ممکن کاهش دهند اما دستگاه‌های ضدعفونیکننده ما کلا ازن تولید نمیکند ضمن این که فیلتر دستگاه، مادام‌العمر است و نیاز به تعویض ندارد.»
وی درخصوص کاربردهای متنوع دستگاه ضدعفونی هوا میافزاید: «فضاهای اداری، آسانسورها و سرویسهای بهداشتی در طول روز محل رفتوآمد افراد زیادی است و معمولا مملو از انواع آلودگیهاست که این دستگاه میتواند همه این آلودگی‌ها را از بین ببرد. همچنین افرادی که به‌دلیل سابقه آسم، آلرژی و حساسیتهای فصلی باید از گردهها، پرزها و غبار دوری کنند، میتوانند با کمک این دستگاه در خانه احساس راحتی کنند، زیرا بسیاری از این ذرات از منافذ بسیار کوچک وارد فضای خانه میشوند.»
آلایندههای زیادی میتوانند باعث آلودگی هوا شوند، برخی از آنها عوامل بیماریزایی مثل ویروس‌ها، باکتری‌ها، کپک و قارچ هستند و برخی دیگر آلودگیهایی مثل گردوغبار و گرده گلها و آلایندههای ناشی از سوخت‌های فسیلی. دستگاه‌های تصفیه هوا متناسب محیطی که قرار است در آن نصب شوند برای تصفیه یک یا چند دسته از این آلودگی‌ها طراحی و ساخته میشوند.
آلودگی هوا، جرقه‌ای برای ایده اولیه
گروهی از دانشجویان رشته نانوفناوری دانشگاه کاشان از دورهای که در مقطع کارشناسی ارشد تحصیل میکردند به فناوریهای رایج دنیا برای تصفیه هوا علاقهمند شدند و با تاسیس شرکت دانشبنیانی فعالیت خود را در این زمینه آغاز کردند. به گفته رضا محصل، مدیرعامل این شرکت دانشبنیان، افزایش آلودگی هوا در کلانشهرهای ایران باعث شد آنها بهطور جدی‌تری برای ساخت دستگاه‌های تصفیه هوا اقدام کنند. مدتی مطالعه و تحقیق درباره نمونههای خارجی و سازوکارشان باعث شد به طرح اولیه خوبی برای ساخت دستگاهی ایرانی برسند. آنها در مسیر توسعه فعالیتشان به سرمایهگذار نیاز داشتند که در جریان آشناییشان با مجموعه نانو استارت‌آپ ستاد نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری موفق به جذب سرمایه شدند.
معضلات استفاده ازن و لامپ فرابنفش
تا پیش از این‌که از پلاسما برای ضدعفونی محیط استفاده شود، روش‌های دیگری برای این کار‌به‌کار میرفت که عمدتا اثرات نامطلوبی در سلامت انسان داشت. محصل در اینباره میگوید: «ضدعفونی معمولا با کمک روشهایی مثل ازن و لامپ فرابنفش انجام میشد اما هر یک از این موارد چالشهایی دارد که باعث می‌شود برای همه محیطها قابل استفاده نباشد. برای مثال الکل که برای ضدعفونی سطوح به کار میرود برای ضدعفونی کردن هوا کارایی ندارد.»
او با اشاره به این که وقتی بخواهیم هم تصفیه و هم ضدعفونی را انجام بدهیم نیاز به فناوری داریم، ادامه می‌دهد: «ازن از گازهایی است که برای ضدعفونی به کار میرود اما باعث اکسید برخی قطعات می‌شود و مقادیر زیاد آن برای محیط‌‌زیست و سلامت انسان ضرر دارد. لامپ فرابنفش هم برای ضدعفونی کردن نیاز به تابش در محیط دارد اما مسأله این است که پرتوهای این لامپ میتواند سلامت انسان را به خطر بیندازد. علاوه بر این در اتاقهای عمل، درحین جراحی دستگاه روشن باشد در حالی که درباره لامپ فرابنفش چنین امکانی وجود ندارد.» او میافزاید: «همین موضوع باعث شد ما به فکر استفاده از فناوری دیگری بیفتیم و آن هم کمک گرفتن از پلاسما برای ضدعفونی بود.»
ضدعفونی با پلاسما، چطور و چگونه؟
پلاسما همان رعد و برق است که به‌عنوان حالت چهارم ماده آن را میشناسیم. اگر به مادهای که جامد است، حرارت و انرژی بدهیم به مایع تبدیل می‌شود و اگر به همان مایع دوباره انرژی و حرارت بدهیم به گاز تبدیل می‌شود و در نهایت گاز تحت انرژی بیشتر به حالت پلاسما در میآید که اتمها در آن دارای بار الکتریکی شده و به یون یعنی ذرات باردار (بار مثبت و منفی) تبدیل می‌شود. محصل، روش کار دستگاه ضدعفونیکننده را اینطور شرح می‌دهد: «برق شهر 220 ولت است. داخل فیلتر پلاسمای هوا را از اختلاف ولتاژ حدود 10هزار ولت عبور می‌دهیم و این مشابه همان رعدوبرق است که به تمام ذرات هوا برخورد کرده و باعث از بین رفتن آلودگی‌ها می‌شود. به این ترتیب هوایی که از دستگاه بیرون میآید به واسطه وجود یونهای مثبت و منفی پلاسما به هر جا که برسد آن سطح را ضدعفونی میکند.» او ادامه می‌دهد: «پلاسما در دستگاه‌های خانگی، یخچالها و دستگاه‌های عفونی بیمارستانی مورد استفاده قرار میگیرد. باید بتوان حجم آن را کنترل کرد، چون اگر بیش از حد مشخصی باشد، بهرهوری کافی را نخواهد داشت، ضمن این‌که این فرآیند در ادامه، مقداری ازن تولید خواهد کرد که برای سلامت مضر است. کنترل حجم و بار الکتریکی که در هوا آزاد می‌شود، کار پیچیدهای است.»
چالش راهاندازی استارت‌آپ برای دانشجویان
تحصیل و کارآفرینی یا آغاز فعالیت اقتصادی بهطور همزمان برای بسیاری از محققان و دانشجویان ایرانی کاری دشوار و پیچیده است. علتش هم این است که نه دانشگاهها فعالیت اقتصادی دانشجو را میپذیرند و نه سازوکار مناسب کارآفرینی برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی وجود دارد. محصل، این موضوع را دغدغه اصلی فعالیتهای کارآفرینی خود میداند و میگوید: «این موضوع برای من و همکارانم که همگی دانشجو هستیم، چالشهای جدی ایجاد کرده است. در حالی که اگر حمایت و زیرساخت مناسب برای تحصیل و راهاندازی استارت‌آپ مرتبط با رشته وجود داشت، دانشجویان تحصیلات تکمیلی میتوانستند کسبوکار تخصصی مدنظرشان را راه بیندازند. درحال‌حاضر اما دانشجو با مسائلی مثل نداشتن خوابگاه در ترمهای بالاتر یا در دوره مرخصی مواجه می‌شود که این مسأله میتواند هم فعالیت علمی او را دچار مشکل کند هم در روند تحصیلش دردسرساز شود.»
کاربرد اصلی ضدعفونی با پلاسما کجاست؟
محصل یکی از مهمترین کاربردهای استفاده از پلاسما در ضدعفونی محیط را مربوط به کارخانههای لبنیات و مواد غذایی میداند که هم به تهویه هوا نیاز دارند هم باید از وجود میکروارگانیسمها در محیط جلوگیری کنند. او با اشاره به پایین بودن قیمت دستگاه نسبت به نمونههای خارجی میگوید: «قیمت دستگاه‌های خارجی مشابه که اغلب ساخت کشور فرانسه هستند حدود هفت تا هشت برابر قیمت نمونه ایرانی است. در حال حاضر حملونقل و نصب با شرکت خود ماست و به صورت رایگان انجام می‌شود.»
وی در توضیح مزیت شرکتش نسبت به دیگر شرکتهایی که از پلاسما برای این کار استفاده میکنند، میگوید: «در ایران شرکتهای مختلفی هستند که این کار را انجام میدهند اما تفاوت آنها با کار ما این است که این شرکتها می‌کوشند ازن تولید شده را تا جای ممکن کاهش دهند اما دستگاه‌های ضدعفونیکننده ما کلا ازن تولید نمیکند ضمن این که فیلتر دستگاه، مادام‌العمر است و نیاز به تعویض ندارد.»
وی درخصوص کاربردهای متنوع دستگاه ضدعفونی هوا میافزاید: «فضاهای اداری، آسانسورها و سرویسهای بهداشتی در طول روز محل رفتوآمد افراد زیادی است و معمولا مملو از انواع آلودگیهاست که این دستگاه میتواند همه این آلودگی‌ها را از بین ببرد. همچنین افرادی که به‌دلیل سابقه آسم، آلرژی و حساسیتهای فصلی باید از گردهها، پرزها و غبار دوری کنند، میتوانند با کمک این دستگاه در خانه احساس راحتی کنند، زیرا بسیاری از این ذرات از منافذ بسیار کوچک وارد فضای خانه میشوند.»
مریم ملی - گروه دانش و سلامت
