بهره‌وری در صنعت پرورش آبزیان با بهره گیری از فناوری نانو
آبزیان یکی از مهم‌ترین منابع غذایی در سراسر جهان محسوب می‌شوند. تهیه‌ی آن‌ها می‌تواند به‌طور طبیعی از طریق صید و یا به‌طور مصنوعی از طریق احداث استخرهای پرورش آبزیان صورت گیرد. نیتروژن و ترکیبات آن در آب به‌طور فراوان یافت می‌شوند که برخی از آن‌ها مفید و برخی از آن‌ها مضر هستند. آمونیاک یکی از ترکیبات نیتروژن دار مضر در آب هستند که در مقادیر زیاد آن می‌تواند موجب مرگ آبزیان شود. در محیط دریا این ترکیبات نیتروژن دار توسط گیاهان دریایی و باکتری‌ها تبدیل و تغذیه می‌شوند. اما در استخرهای پرورش ماهی به دلیل عدم حضور گیاهان و برخی باکتری‌ها، غلظت نیتریت، نیترات و آمونیاک دائماً افزایش می‌یابد. این امر تعویض آب استخرها را به‌صورت دوره‌ای اجتناب ناپذیرمی‌کند.
دکتر محمدعلی زلفی گل ضمن تأکید بر لزوم انجام این پژوهش به لحاظ اقتصادی و زیست‌محیطی اهداف این طرح را بدین‌صورت عنوان نمود: «هدف از انجام این طرح جایگزینی فرایند تبدیل ترکیبات نیتروژن دار به یکدیگر که در محیط طبیعی دریا با کمک گیاهان و باکتری‌ها انجام می‌شود، با فرایند اکسایش پیشرفته بوده است. جهت نیل به این هدف یک رآکتور فتومغناطیسی طراحی و ساخته شده که می‌تواند با کمک نانوذرات مغناطیسی فتوکاتالیستی تبدیل این ترکیبات را انجام دهد.»
وی در خصوص مزایای استفاده از نتایج این طرح افزود: «هزینه‌ی راه‌اندازی این سیستم نسبت به روش‌های مشابه بسیار پایین‌تر خواهد بود. همچنین با توجه به مشکلات مربوط به کمبود آب در ایران، بیش از 95 درصد صرفه‌جویی در مصرف آب می‌تواند به‌عنوان مهم‌ترین مزیت این طرح محسوب شود. به‌علاوه، طی انجام این فرایند هیچ‌گونه مواد آلاینده و مضری به محیط‌زیست وارد نخواهد شد.
در سیستم طراحی شده در این طرح واکنش‌های تبدیل ترکیبات نیتروژن دار به یکدیگر از طریق دو مرحله‌ی جداگانه صورت می‌پذیرد. در مرحله اول رآکتور فتومغناطیسی آمونیاک را به نیترات (به صورت تک مرحله ای و مستقیم) تبدیل می‌کند و در مرحله‌ی بعد نیترات توسط سیستم طراحی شده به عنوان منبع غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نانوذرات فتوکاتالیستی به دلیل دارا بودن خاصیت مغناطیسی پس از اجرای فرایند اکسیداسیون، توسط یک سری میله‌های مغناطیسی جذب می شوند و همین امر سبب می‌گردد از ورود این نانوذرات به مخزن نگهداری ماهی و گیاه جلوگیری شود.
زلفی گل در خصوص مراحل انجام این طرح گفت: «برای انجام این پژوهش ابتدا یک رآکتور فتومغناطیسی جدید طراحی و ساخته شد. سپس با بهره‌گیری از فناوری نانو، طی مراحل سه گانه نانوذرات کامپوزیتی دی‌اکسید تیتانیوم/سیلیس/اکسید آهن سنتز شده و به‌منظور فرایند اکسایش پیشرفته در رآکتور فتومغناطیسی استفاده گردید. در ادامه پارامترهایی از قبیل pH، هدایت، روند رشد ماهی، کشش سطحی، چگالی و مقدار اکسیژن محلول در آب مورد بررسی قرار گرفت.»
نتایج حاکی از آن است که سیستم طراحی شده از شرایط کاری پایداری برخوردار بوده و به تغییرات محیطی حساس نیست. به‌علاوه، مغناطیسه شدن آب موجب افزایش غلظت اکسیژن محلول در آب شده که این موضوع به رشد گیاهان و ماهی‌ها کمک شایانی خواهد کرد.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمدعلی زلفی گل و دکتر وحید خاکی زاده- اعضای هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینای همدان و دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی تهران- و آقایان هادی رضایی وحیدیان، حمید صالح زاده، علیرضا سلیمانی و احمد رضا موسوی زارع- دانشجویان مقطع دکترای این دانشگاه- است. محققانی از کشورهای آلمان، اسپانیا، کانادا و هنگ کنگ نیز در این پژوهش همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ی RCS Advances (جلد 5، سال 2015، صفحات 3917 تا 3921) به چاپ رسیده است.
