بیوتکنولوژی محیط زیستمصاحبه

تثبیت فلزات سنگین خاک با استفاده از نانو زغال‌ زیستی

در صنایع معدنی، حجم زیادی از خاک­‌های منطقه، به دنبال حمل و نقل و انباشت مواد و یا انتشار پساب­‌ها و گرد و غبار؛ به غلظت‌های بالایی از فلزات آلوده می‌­شوند. احیای این خاک‌ها بسیار مهم و حیاتی می‌باشد. در همین راستا گفت‌وگویی با خانم مهندس هدی عرب‌یارمحمدی ترتیب دادیم که در ادامه به آن می­‌پردازیم.

1- با عرض سلام و خسته نباشید خدمت شما، لطفاً خودتان را معرفی کنید و شرح مختصری از زمینه کاری، مرتبه علمی و سایر مسئولیت‌های خود بفرمایید.

هدی عرب‌یارمحمدی هستم فارغ­‌التحصیل رشته مهندسی فرآوری مواد معدنی از دانشگاه تربیت مدرس. زمینه تخصصی اینجانب معدن و محیط زیست است و تمرکز بر مدیریت پساب، پسماند و آلودگی­‌های ناشی از صنایع معدنی در آب و خاک دارم.

2- اخیراً مقاله علمی در خصوص تثبیت فلزات سنگین خاک با استفاده از زغال‌ زیستی توسط شما و همکارانتان منتشر گردیده است، ضمن معرفی سایر همکارانتان، لطفاً توضیحاتی در خصوص ضرورت و هدف از انجام این کار بیان کنید.  

نویسنده اصلی: اینجانب هدی عرب یارمحمدی، دانشگاه تربیت مدرس
نویسنده دوم: دکتر احمد خدادادی دربان، استاد تمام مهندسی محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس
نویسنده سوم: دکتر محمود عبدالهی، استاد تمام مهندسی فرآوری مواد معدنی، دانشگاه تربیت مدرس
نویسنده چهارم: دکتر بیتا آیتی، دانشیار مهندسی عمران محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

در صنایع معدنی به طور ناخواسته، حجم زیادی از خاک­‌های اطراف منطقه عملیاتی، به دنبال حمل و نقل و انباشت مواد و یا انتشار پساب­‌ها و گرد و غبار، به غلظت‌های بالایی از فلزات آلوده می­‌شوند. این آلودگی برای اکوسیستم منطقه خطرناک بوده و باعث عدم حاصل‌خیزی منطقه و آلودگی سفره‌های آب زیرزمینی می­‌گردد؛ لذا نیاز به روشی برای احیای چنین خاک­‌هایی به منظور بازسازی منطقه پس از اتمام عملیات معدنی وجود دارد. از آنجا که فلزات سنگین زیست‌‌تخریب‌‌ناپذیرند، روش‌‌های تجزیه زیستی درمورد پاک‌‌سازی مناطق آلوده به آن‌‌ها کاربردی ندارد. هم‌چنین برای این نوع آلودگی، روش‌‌های پاک‌‌سازی نابرجا نظیر واجذب حرارتی، شست‌‌وشوی خاک یا حفر و انباشت که نیازمند حفاری خاک و انباشت آن در یک مرکز دفن پسماند  است، به دلایل اقتصادی، عملیاتی نیست. به علاوه، این روش‌‌ها نهایتاً خاکی تمیز ولی غیر حاصل‌خیز بر جای می‌‌گذارند. برای کاهش سریع خطر سایت‌‌های آلوده، خصوصاً در جایی که آلودگی آب‌‌ زیر زمینی و مسمومیت گیاهان مطرح است، گزینه دیگر، استفاده از روش تثبیت است. در اصلاح خاک به روش تثبیت، موادی به خاک افزوده می‌‌شود که منجر به ترسیب فلزات به صورت فاز جامد یا افزایش ظرفیت جذب خاک شود و بدین ترتیب از تحرک فلزات در خاک بکاهد. بدیهی است که این روش منجر به حذف فلزات از خاک نمی‌‌شود بلکه صرفاً اجزای شیمیایی پایدارتری از فلزات آلاینده را تشکیل می‌‌دهد.

لینک مقاله

هدی عرب یارمحمدی

3- لطفاً در خصوص پیشینه فعالیت صورت گرفته در داخل و خارج از کشور توضیحاتی بفرمایید.

کاربرد بیوچار نخست برای افزایش حاصل‌خیزی خاک از دیدگاه کشاورزی مطرح شد. با ادامه تحقیقات در دهه‌­های گذشته، بحث قابلیت جذب و نگهداشت آلاینده‌­ها در این ماده افزودنی در تحقیقات بسیاری به اثبات رسید. امروزه اصلاح بیوچارها برای حذف آلاینده‌های مختلف و تولید بیوچارهای به اصطلاح هوشمند، موضوع روز تحقیقات محیط زیستی است و بسیاری از دانشگاه­های تراز اول دنیا تحت عنوان ستاد بیوچار جهانی (IBI) به طور متمرکز تحقیقات خود را به آن معطوف کرده­‌اند. دانشگاه وخنینگن هلند و دانشگاه کورنل امریکا از جمله پرچمداران این تحقیقات هستند.

4- یکی از فعالیت‌های شما در این پژوهش، سنتز زغال‌ زیستی از خمیر و کاغذ است؛ تفاوت زغال‌ زیستی سنتز شده توسط این منبع با سایر زغال‌های ‌زیستی چیست؟

ماده اولیه تولید این زغال، پسماندهای صنعت چوب و کاغذ به عنوان زیست‌­توده اولیه است. این پسماندها روزانه در مقیاس چندین تن در کارخانه­‌های چوب و کاغذ به رایگان در دسترس هستند و این مزیت اصلی آن است. ضمناً با مدیریت این ضایعات ناشی از صنعت چوب و کاغذ و تولید بیوچار، فرآیند ترسیب کربن میسر می­‌شود که از ورود کربن به اتمسفر و تولید گازهای گلخانه‌­ای جلوگیری می­‌کند.

5- تثبیت فلزات سنگین در خاک چه اهمیتی از نظر زیست‌محیطی دارد؟ آیا این فرآیند خصوصیات خاک را نیز بهبود می‌بخشد؟

غلظت فلزات سمی در خاک اطراف صنایع معدنی بعضاً چند صد برابر مقدار استاندارد است و این در حالی است که اکثر این فلزات حتی در غلظت­‌های کم نیز سمی تلقی شده و حیات گیاهان و موجودات را به خطر می‎­اندازند. بدیهی است که در چنین شرایطی امکان کشت گیاهان وجود ندارد و یا اینکه صرفاً گونه‌­های خاصی قادر به رشد هستند. در صورت تثبیت فلزات در خاک، این وضعیت تغییر یافته و قادر خواهیم بود حیات این مناطق را تا حد بسیاری به وضعیت قبلی بازگردانیم.

6- لطفاً در خصوص تئوری فعالیت صورت گرفته و هم‌چنین آنالیزهای انجام، به صورت مختصر توضیح دهید.

بیوچار محصول پیرولیز (فرآیند حرارتی در غیاب اکسیژن) ضایعات زیستی است که در سال‌‌های اخیر به عنوان یک ماده افزودنی ارزان‌‌قیمت برای تثبیت فلزات سنگین در خاک پیشنهاد شده است. این خصوصیت ناشی از تخلخل و حضور گروه­‌های آلی سطحی این ماده است که می‌­تواند آلاینده را درون خود به دام بیندازد و اصطلاحاً در ساختار خود تثبیت نماید. از آنجا که این ماده خود در محیط خاک پایدار است و تجزیه و تخریب نمی‌­شود، بنابراین این تثبیت آلاینده­‌ها نیز به صورت بلندمدت امکان­‌پذیر است.

از مهم­‌ترین آنالیزهای انجام گرفته، آزمون­‌های شناسایی مواد شامل تعیین میزان کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد است. آنالیزهای تخلخل‌سنجی (BET) و تصویربرداری میکروسکوپی الکترونی (SEM)، آزمون‌های TGA برای شناسایی رفتار حرارتی زیست‌توده اولیه. آزمون FTIR  برای شناسایی گروه­‌های عاملی سطحی؛ از جمله آنالیزهای انجام شده در این تحقیق بوده‌اند. فراکسیون‌بندی فلزات در خاک اصلاح‌شده با بیوچارها، به کمک آزمون استخراج متوالی خاک (Soil Sequential Extraction) بررسی شد.

7- ضمن بیان نوآوری این تحقیق، نتایج این تحقیق را به صورت مختصر بیان کنید.

نوآوری کار حاضر در تولید بیوچارهای نانومتخلخل و کارا در حذف فلزات سنگین برای نخستین بار با استفاده از سه تیپ ضایعات صنعت چوب و کاغذ است.

8- اهمیت تثبیت فلزات در خاک به این روش در بخش کشاورزی چقدر است؟

همان‌طور که اشاره شد، غلظت بالای بسیاری از فلزات آلاینده مانع از رشد بسیاری از گیاهان می‌شود و حتی در صورت رشد برخی گونه‌های مقاوم، این مواد سمی در اندام­‌های گیاهی تجمع می‌­یابند، لذا لازم است که به منظور احیای پوشش گیاهی در اراضی تحت تأثیر عملیات معدنی، از روش­‌هایی برای تثبیت و بی‌­تحرک­‌سازی این آلاینده‌­ها استفاده کرد. به نحوی که بارش‌­های جوی نتواند این فلزات را مجدداً به صورت محلول درآورد و هم‌چنین دسترسی زیستی این فلزات برای گیاهان امکان‌­پذیر نباشد.

9- تولید نانو زغال‌های زیستی با استفاده از خمیر و کاغذ، چه میزان ارزش افزوده برای صنایع کاغذ در کشور ایجاد می‌کند؟

همان‌طور که پیش­تر اشاره شد، ضایعات صنایع چوب و کاغذ در مقیاس وسیعی روزانه تولید می­‌شوند و ناچاراً دور ریخته می­‌شوند. تولید چنین محصولی از این پسماندها، باعث ایجاد ارزش افزوده بر این مواد شده و در راستای اهداف توسعه پایدار و پیمان جهانی ترسیب کربن است.

10- نقش نهادهای دولتی و سیاست‌گذار در به‌کارگیری و حمایت از این نوع تحقیقات چگونه است؟ برنامه شما برای استفاده از این روش در مقیاس‌های بزرگتر  و سیاست‌گذاری آن چیست؟

صنایع معدنی بزرگترین آلوده‌کننده خاک‌­ها به فلزات سنگین هستند و مهم‌ترین گام در بازسازی معادن از نظر زیست­‌محیطی، احیای خاک­‌های آلوده است. بنابراین از این صنایع انتظار می‌­رود که برای این بخش اهمیت ویژه‌ای قائل شوند و زمینه را برای انجام تحقیقات به‌روز دنیا در زمینه تثبیت آلاینده‌ها و احیای حاصل‌خیزی خاک فراهم نمایند.

11- موانع و مشکلاتی که در این پروژه با آن مواجه بودید را بیان کنید.

هزینه بالای آنالیزها و محدودیت­‌های دستگاه­‌های شناسایی در این زمینه که در مقیاس پژوهش­‌های دانشجویی با آن مواجه بودیم. در جاهایی نیاز به تجدید آنالیزها بود یا تمایل داشتیم آنالیزهای بیشتری انجام دهیم ولی به دلایل مالی تعداد آنالیزها را محدود کردیم.

12- لطفاً نام سازمان و یا نهادهایی که پروژه شما را حمایت کرده‌اند بیان کنید.

   این پژوهش با حمایت دانشگاه تربیت مدرس، ستاد توسعه فناوری نانو، صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران و نیز سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی کشور انجام شده است. هم‌چنین این تحقیق با همکاری معنوی صنایع چوب و کاغذ مازندران در تأمین نمونه­‌های اولیه پسماند انجام گرفته است.

13- ضمن تشکر و قدردانی از وقتی که به ما اختصاص دادید، به عنوان بخش پایانی اگر صحبتی برای خوانندگان دارید بفرمایید.

در نهایت از شما و تیم زیست‌فن تقدیر و تشکر می‌کنم.

☑ مصاحبه‌کننده: جواد طغیانی

برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هفـتاد شـش − 74 =

دکمه بازگشت به بالا
بستن