سلولز به عنوان یک تصفیه کننده هوای سازگار با محیط زیست ظاهر می شود

آیا تا به حال ناراحتی ناشی از تنفس در هوای سنگین دود را تجربه کرده‌اید، به طوری که احساس می‌کنید خود هوا غلیظ و دانه‌دار شده است؟ یا شاید متوجه شده‌اید که بوی تند رنگ تازه در اتاق‌های تازه بازسازی شده به طور آزاردهنده‌ای باقی می‌ماند؟ آلودگی هوا دیگر یک افسانه شهری دور نیست، بلکه یک تهدید نامرئی است که مستقیماً بر سلامت ما تأثیر می‌گذارد. طبق اعلام سازمان بهداشت جهانی، سالانه میلیون‌ها نفر به دلیل آلودگی هوا جان خود را از دست می‌دهند و آلودگی هوای داخل خانه یک نگرانی جدی است.

آیا یک راه‌حل سازگار با محیط زیست و کارآمد برای کاهش این «ناراحتی تنفسی» وجود دارد؟ پاسخ مثبت است. امروز، ما پتانسیل قابل توجه سلولز - یک ماده طبیعی - را در زمینه تصفیه هوا بررسی می‌کنیم.

آلاینده‌های هوا به اشکال مختلفی وجود دارند و از منابع مختلفی سرچشمه می‌گیرند، از انتشار صنعتی و اگزوز وسایل نقلیه گرفته تا خطرات خانگی مانند دود پخت و پز و مواد شیمیایی فرار آزاد شده از مصالح ساختمانی. آلاینده‌های اصلی عبارتند از:

• ذرات معلق (PM): عامل اصلی آلودگی هوا، که بر اساس اندازه به PM2.5 و PM10 طبقه‌بندی می‌شود. ذرات PM2.5، به دلیل اندازه کوچکترشان، عمیق‌تر به ریه‌ها و جریان خون نفوذ می‌کنند و خطرات بیشتری برای سلامتی ایجاد می‌کنند.
• ترکیبات آلی فرار (VOCs): این ترکیبات شامل فرمالدئید، بنزن و تولوئن هستند که معمولاً از مصالح ساختمانی، مبلمان و رنگ‌ها منتشر می‌شوند. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض این مواد می‌تواند منجر به سردرد، حالت تهوع و حتی افزایش خطر ابتلا به سرطان شود.
• دی اکسید کربن (CO2): در حالی که غیر سمی است، انتشار بیش از حد CO2 به گرمایش جهانی کمک می‌کند و به طور غیرمستقیم بر سلامت انسان تأثیر می‌گذارد.

فیلترهای هوای معمولی به مواد مصنوعی مانند پلی‌ایمید، پلی‌اکریلونیتریل و فایبرگلاس متکی هستند. این مواد اگرچه تا حدودی مؤثر هستند، اما با چندین اشکال مواجه هستند:

• مکانیسم فیلتراسیون محدود: آنها در درجه اول آلاینده‌ها را بر اساس اندازه فیلتر می‌کنند و فاقد قابلیت جذب یا تجزیه فعال هستند.
• نقص‌های عملکردی: عدم وجود گروه‌های عاملی واکنشی، توانایی آنها را برای خنثی کردن شیمیایی آلاینده‌ها محدود می‌کند.
• هزینه‌های بالا: هزینه‌های تولید، قیمت فیلترها را افزایش می‌دهد.
• تأثیرات زیست محیطی: غیرقابل تجزیه زیستی و دشوار برای بازیافت، که به آلودگی کمک می‌کند.

برای رفع این محدودیت‌ها، محققان به سمت بیوپلیمرهایی مانند سلولز - یک ماده طبیعی فراوان، تجدیدپذیر و زیست تخریب‌پذیر که از دیواره‌های سلولی گیاهی به دست می‌آید - روی آورده‌اند. مزایای آن عبارتند از:

• منابع فراوان: استخراج شده از چوب، پنبه و سایر گیاهان.
• سازگار با محیط زیست: کاملاً زیست تخریب‌پذیر و قابل بازیافت.
• پردازش متنوع: می‌تواند به اشکال مختلف برای کاربردهای فیلتراسیون مهندسی شود.

مواد مبتنی بر سلولز در چندین فناوری تصفیه هوا نویدبخش هستند:

• فیلترهای هوای سلولزی: راندمان فیلتراسیون بالاتری را برای ذرات معلق و VOCها ارائه می‌دهند، با مقاومت هوای کمتر و سازگاری زیستی بهتر نسبت به فیلترهای مصنوعی.
• فیلترهای نانوسلولز: سطح و خواص مکانیکی بهبود یافته عملکرد را بهبود می‌بخشند. اصلاحات آبگریز یا آبدوست با محیط‌های مرطوب یا خشک سازگار می‌شوند.
• کامپوزیت‌های هیبریدی: ترکیب سلولز با نانولوله‌های کربنی، چارچوب‌های فلز-آلی (MOF) یا مایعات یونی، قابلیت‌های جذب VOCها یا جذب CO2 را افزایش می‌دهد.
• سلولز کربنی شده: مواد متخلخل و رسانایی را برای فیلتراسیون و کاتالیز پیشرفته تولید می‌کند.

با وجود پتانسیل آن، تصفیه هوای مبتنی بر سلولز با موانعی روبرو است:

• مقاومت مکانیکی: مواد سلولزی خالص برای دوام به تقویت نیاز دارند.
• حساسیت به رطوبت: برای حفظ عملکرد در شرایط مرطوب، به درمان‌های آبگریز نیاز است.
• مقیاس‌پذیری: روش‌های تولید مقرون به صرفه برای نانوسلولز در حال توسعه است.

پیشرفت‌های آینده ممکن است بر موارد زیر متمرکز شود:

• مواد هوشمند: ادغام سنسورها برای نظارت بر کیفیت هوا در زمان واقعی.
• کاربردهای گسترده‌تر: گسترش استفاده به انتشار صنعتی و سیستم‌های خودرو.

با پیشرفت فناوری، راه‌حل‌های مبتنی بر سلولز می‌تواند در تصفیه هوا انقلابی ایجاد کند و مسیری پایدار را به سمت محیط‌های پاک‌تر و سالم‌تر ارائه دهد.