نقاشی ساختمان با رنگ ضد سرطان
در رنگ ضد سرطان نانو ذرات تیتان- دی اکسید به طور کامل وارد ترکیب شده است که این ماده در طی فرایندی مواد آلاینده آروماتیکی را جذب کرده و آنها را تخریب می کند.
دکتر مسعود جمشیدی، استادیار دانشگاه علم و صنعت ایران سازنده رنگ ضد سرطان مخصوص نقاشی خانه‌ها است. به همین بهانه با او درباره چگونگی عملکرد این نوع رنگ گفتگو کردیم.
اختراع شما دقیقا چیست و چه فرقی با رنگ های معمول مورد استفاده دارد؟
در رنگ ضد سرطان نانو ذرات تیتان- دی اکسید به طور کامل وارد ترکیب شده است که این ماده در طی فرایندی مواد آلاینده آروماتیکی را جذب کرده و آنها را تخریب می کند. ترکیب آروماتیک نوعی ترکیب آلی است که در خودش حلقه بنزن دارد. کاری که ما در این طرح به دنبال آن هستیم این است که حلقه بنزن را بشکنیم، چون این حلقه باعث فراریت بالای مواد آلی می شود. ماده آلی مادهای است که کربن و هیدروژن ترکیب پایهای آن هستند و اگر فراریت آن افزایش پیدا کند وارد دسته‌ی VOC ها می شود که برای سلامت انسان بسیار خطرناک است.
رنگ در حالت عادی با هوای اتاق در تماس است لذا مواد و ترکیبات آلی و VOC ها در معرض رنگ قرا می گیرد و جذب آن می شود. ذرات نانو با تابش نور UV شروع به فعالیت می کنند و زمانی که فعال شدند شروع به تخریب مواد آلی می کنند که در مرحله اول یک هیدروژن را از آن جدا می کند و اصطلاحاً ماده را رادیکال می کنند که ناپایدار است و ناچار باید واکنش دهد، این زنجیره شکست نهایتاً کربن را اکسید می کند و جرم مولکولی آن را به حدی کاهش میدهد که تا به یک co2 تبدیل شود.
آیا ممکن است ماده ناپایدار شده به گونه‌ای که مطلوب ما نیست واکنش دهد و در واقع چیزی غیر از آنچه می خواهیم ایجاد شود؟
حالت ایده آلی که برای عملکرد رنگ فتوکاتالیستی در نظر گرفته می شود این است که آلودگی های آروماتیک را به co2 تبدیل کند ولی در این بین حالت های واسطه‌ای وجود دارد که گاهی ممکن است ترکیبات آروماتیک را بشکند و به ماده واسطه خطرناکی تبدیل کند. تعیین خطرناکی ماده واسطه به عملیات فتوکاتالیستی واکنش تخریبی آن بستگی دارد و مکانیزم مشخصی برای کنترل آن وجود ندارد، چون به آنالیزهای بسیار پیشرفت های نیازمند است. آن چیزی که در این سیکل مشخص است، اکثر اوقات تبدیل مواد آلی به سمتی است که دائماً مواد کم خطرتری ایجاد شود ضمن اینکه مواد واسطه ناپایداراند بنابراین باید به سمت زنجیره‌های کوتاهتر و کوچکتر بشکنند. این کار به قدری سخت است که در دنیا مکانیزم های بینهایت پیچیده‌ای برای آن ارائه داده‌اند و هیچ کس تا حال ادعا نکرده که با یک مکانیزم توانسته همه ترکیبات را به co2 تبدیل کند بلکه برای انجام آن مثلاً ۸ مکانیزم را همزمان اجرا می کنند تا شانس تصفیه توسط یک مکانیزم بیشتر باشد.
آیا از این روش قبلا هم استفاده شده؟
در دنیا تصفیه فاضلاب و آب به لحاظ میکروبی یا مواد شیمیایی با این روشی که ما انجام می دهیم زیاد انجام شده ولی ارزش کار ما چه به لحاظ کاربردی و چه به لحاظ بنیادی در این است که کار در فاز گازی کار بسیار سختی است و در مقالات منتشر شده در جهان شاید تعداد افرادی که در این حوزه فعالیت میکنند به 10 نفر هم نرسد.
منظور از همین روش تصفیه هوا با رنگ فتوکاتالیستی بود؟
رنگ فتوکاتالیستی به معنای واقعی ساخته نشده بلکه در بیشتر نمونه‌های مشابه ساخته شده فقط نانو ذرات روی رنگ نشانده شده‌اند که این کار از نظر عملی بسیار کار سختی است و دارای محدودیت های اجرایی است. در کاری که ما انجام داده‌ایم نانو ذرات به درون رنگ منتقل شده‌اند که هر چند در عمل باعث سادگی بیشتر تولید و استفاده میشود اما طراحی مکانیزم انتقال نانو ذرات به درون رنگ بدون تغییر در مقیاس نانویی یکی از کارهای سخت پژوهشی در این طرح بود. وارد کردن نانو ذره به رنگ تغییر چندانی را در فرمول آن ایجاد نمی کند ولی فرایند را خیلی دست کاری می کند. با توجه به محدودیت هایی که در صنعت رنگ سازی وجود دارد کمترین میزان نانو ذره را به رنگ وارد کرده ایم.
با وارد کردن نانو ماده به درون رنگ چند مزیت به وجود می‌آید، در درجه اول محدودیت های اجرای ساخت رنگ از بین رفته و اثبات کرده‌ایم که با این کار هنوز ذرات خاصیت تخریب خود را دارند اگر چه نرخ آن کم شده باشد، مزیت دوم آن کاهش مقدار نانو ذره مصرف شده در رنگ است که توانسته‌ایم این مقدار را تا زیر ۵ درصد برسانیم. کم بودن مقدار نانو ذره کمک خوبی به اقتصاد طرح است ولی در مقابل میزان تبدیل کاهش می یابد. در طرح های مشابهی که قبلاً در سطح دنیا کار شده بود میزان ذرات نانویی ۱۰ درصد بود که هزینه زیادی را برای تولید در پی داشت که در طرح ما این مشکل نیز از بین رفته است و مزیت سوم طرح اینکه این نانو ذرات را برای اولین بار به رنگ های پایه آبی وارد کردیم.
در مطالعات انجام شده روی این طرح یافته‌های خوبی را بدست آوردهایم مثلاً متوجه شدیم حضور همزمان تیتان- دی اکسید و تیتان اثرهم افزایی برهم دارند و یافته دیگر ما در مورد ساختار مورفولوژی رنگ بود که متراکم و غیر متراکم بودن آن تأثیر چشمگیری روی خاصیت فتوکاتالیستی دارد.
گفتید نرخ تخریب کم شده، با این وجود آیا هنوز این رنگ برای استفاده درمنزل کارآمد است؟
ما در این طرح به دنبال آن بودیم که نانو کامپوزیت مد نظر میزان تبدیل مناسبی داشته باشد که البته استانداردی برای میزان آن در دنیا تعریف نشده است. هر چقدر میزان تبدیل ماده بیشتر باشد قابلیت تبدیل ترکیبات آلی به co2 نیز بیشتر می شود ولی از طرف دیگر عمر رنگ کاهش می یابد. کاری که انجام دادیم با توجه به مقدار کم نانو ذره‌ا‌ی که استفاده کردیم قیمت را کاهش دادیم از طرفی معتقدیم تخریب بیشتر توسط نانو ذره خوب نیست چون علاوه بر کاهش عمر رنگ ایجاد اشکالاتی برای خود ماده پلیمری می کند که ممکن است ساختار پلیمر را نیز تخریب کند.
رنگ ساختمانی معمولا چقدر باید عمر کند و آیا رنگ شما این دوام را دارد؟
عمری که برای رنگ ساختمان تعیین میشود معمولاً بین ۲ تا ۵ سال است. ما در تلاش هستیم که رنگ فتوکاتالیستی در این محدوده عمر کند تا با تجدید رنگ خانه، خاصیت فتوکاتالیستی نیز با آن تجدید شود.
در شرایط معمولی داخل خانه نیاز به تبدیل بالایی نیست به همین دلیل به طول زمان بیشتر اعتقاد داریم تا به میزان بالای تبدیل. اگر در دوره ۲ تا ۵ ساله که قرار است رنگ عمر کند نانو کامپوزیت کارکرد متوسط ولی دائمی داشته باشد ارزشمند است.
شاید خیلی‌ها علاقمند باشند خانه‌‌شان را با این رنگ نقاشی کنند اما فکر می‌کنم باید هزینه‌اش خیلی زیاد باشد؟
در مورد قیمت تمام شده رنگ در مرحله اول حدسی که ما می زنیم با در نظر گرفتن فرایند تخریب،حدود ۵۰ درصد افزایش قیمت خواهد داشت. من فکر می‌کنم این هزینه دربرابر سلامتی شما خیلی به صرفه باشد البته این قیمت بسیار پایینتر از نمونه‌های دیگری است که با روش‌های معمول در آزمایشگاه‌ها تولید می‌شوند.
توسعه طرح وپژوهش برای این رنگ چقدر زمان برد؟
این طرح یک هرم تحقیقاتی است و در حال حاضر یک دانشجوی دکترا روی آن کار می کند. تا به حال دو دانشجوی کارشناسی ارشد روی این طرح فارغ التحصیل شده است و ۲ تا ۳ دانشجوی کارشناسی ارشد هم در حال کار روی شاخه‌های مختلف این طرح هستند. طرح موضوع از سال ۸۸ کلید خورده و طی یک پروژه کارشناسی ارشد آغاز شده است.
این رنگ از چه زمانی به بازار می‌آید؟
در حال حاضر پروژه در مقیاس آزمایشگاهی انجام می شود. ولی صنعت رنگ سازی خیلی راغب است که روی این طرح سرمایه‌گذاری کند. این پروژه نسبت به پروژه‌های مشابه کار بسیار پرهزینه‌ای است. چون از یک سو تولید نانو کامپوزیت و هویت شناسی آن پرهزینه است و از سوی دیگر آنالیز فاز گازی جزء کارهای بسیار سخت و پرهزینه است به طوریکه یکی از دانشجویان ارشد با صرف هزینه ۱۰ میلیون تومانی روی این پروژه کار کرده است. با توجه به مشکلاتی که صنایع شیمیایی و همچنین شهرهای بزرگ با آلودگی هوا دارند در صورت سرمایه‌گذاری مناسب این طرح می‌تواند در آینده‌ای نزدیک با همکاری صنایع رنگسازی به صورت صنعتی تولید شده و مورد استفاده قرار گیرد.
