• envinow.gr

Νανοτεχνολογία: Ένας «σύμμαχος» του περιβάλλοντος

του Ιωάννη Δέλη

Η νανοτεχνολογία είναι μια έννοια που έχει εισέλθει στην ζωή μας τα τελευταία χρόνια, και ουσιαστικά αποτελεί την αναδιάρθρωση των υλικών, μέσω της τροποποίησης μεμονωμένων ατόμων και μορίων, για την δημιουργία νέων υλικών, με διαφορετικές ιδιότητες και λειτουργίες. Όπως γίνεται αντιληπτό, μπορεί να έχει πάρα πολλές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή .Αλλά πώς μπορεί η νανοτεχνολογία να γίνει ευεργετική για το περιβάλλον και τι πρέπει να προσέχουμε για να μη γίνει εν τέλει ένα δίκοπο μαχαίρι;


Κατασκευαστικός τομέας

Η συμβολή της νανοτεχνολογίας στον κατασκευαστικό τομέα με τη δημιουργία των νανοϋλικών, είναι πλέον αρκετά διαδεδομένη. Πιο συγκεκριμένα, βρίσκει εφαρμογή στο σκυρόδεμα, καθώς το κάνει πιο ανθεκτικό και αδιαπέραστο απο το νερό, αυξάνοντας έτσι το χρόνο ζωής της κατασκευής, και μειώνοντας την ενέργεια και τους πόρους που θα χρειαστούν μελλοντικά για την διατήρηση ή/και την ανακατασκευή της. Επίσης, ενισχύει τον «αυτό- καθαρισμό του», βοηθώντας την διατήρηση ενός καθαρού περιβάλλοντος. Ακόμα, νανοϋλικά χρησιμοποιούνται και στο χάλυβα, κάνοντάς τον πιο ανθεκτικό στην «κόπωση» και στη διάβρωση, και επιμηκύνοντας το όριο ζωής του. Σε κάθε περίπτωση, η αύξηση της ζωής της κατασκευής ισοδυναμεί με μείωση των αποβλήτων κατεδαφίσεων και κατασκευών, αλλά και της ενέργειας και των πόρων της συντήρησης, όπως και προαναφέρθηκε.


Ηλιακή ενέργεια

Η νανοτεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε όλους του τομείς της αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας ως πηγή ενέργειας. Πιο ειδικά, η ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να συλλεχθεί με την φωτοβολταϊκή τεχνολογία, αλλά και με την τεχνητή φωτοσύνθεση.

Κατά την χρήση της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας, η εφαρμογή νανοϋλικών στις φωτοβολταϊκές κυψέλες είναι δυνατόν να μειώσει ορισμένους περιορισμούς που εμφανίζονται σε αυτές. Πιο συγκεκριμένα, αυξάνει της μετατροπής την ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική μέχρι και κατά 40%, είτε με την χρήση νανοκρυσταλλικών κβαντικών τελειών, είτε με την χρήση dye-sensitized ηλιακών κυψελών, οι οποίες ουσιαστικά είναι ηλιακές κυψέλες βαμμένες με ένα χρώμα, το οποίο περιέχει ένα συγκεκριμένο διοξείδιο του τιτανίου, τα οποία με την σειρά τους αυξάνουν την απορρόφηση του φωτός, την οποία και διοχετεύουν στο σημείο διεπαφής με την κυψέλη και στην συνέχεια στην ίδια την συσκευή. Τέλος, υπάρχουν και νεότερες τεχνολογίες πιο σύνθετων φωτοβολταϊκών που αξιοποιούν τις εσωτερικές στα νανοσωματίδια ανακλάσεις, ώστε να πετύχουν μια απόδοση μετατροπής της ηλιακής ενέργειας της τάξης του 86.5%.



Τεχνητή φωτοσύνθεση & Παραγωγή υδρογόνου

Μια άλλη χρήση της ηλιακής ενέργειας είναι η τεχνητή φωτοσύνθεση, κατά την οποία γίνεται παραγωγή υδρογόνου, αξιοποιώντας την ηλιακή ακτινοβολία. Κατά την τεχνητή φωτοσύνθεση, η φωτοβολταϊκή ενέργεια χρησιμοποιείται για την διάσπαση των μορίων του νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο μέσω της φωτοκαταλυτικής ηλεκτρόλυσης του νερού με την χρήση ημιαγωγών νανοδομημένων καταλυτικών συστημάτων. Ουσιαστικά, με αυτόν τον τρόπο αποθηκεύεται η ηλιακή ενέργεια με την μορφή υδρογόνου. Δεδομένου πως επικρατεί μια έλλειψη όσον αφορά το υδρογόνο, καθώς και ότι το υδρογόνο μέχρι στιγμής παράγεται από την ηλεκτρόλυση του νερού και με την αναμόρφωση με ατμό του μεθανίου του φυσικού αερίου, τεχνικές που όχι μόνο δεν μπορούν να προσφέρουν τις απαραίτητες ποσότητες υδρογόνου, αλλά και απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, η τεχνητή φωτοσύνθεση αποτελεί έναν επαναστατικό τρόπο παραγωγής της με την βοήθεια ΑΠΕ και μάλιστα με ελαχιστοποίηση των ηλεκτρικών, θερμικών και μηχανικών απωλειών. Δυστυχώς όμως μια τέτοια τεχνική δεν μπορεί ακόμα να εφαρμοστεί, καθώς βρίσκεται σε ερευνητικό στάδιο.


Θερμοηλεκτρική ενέργεια

Η θερμοηλεκτρική τεχνολογία είναι μια τεχνολογία φιλική προς το περιβάλλον καθώς τα θερμοφωτοβολταϊκά συστήματα που την διαχειρίζονται δημιουργούν μηδενική εκπομπή ρύπων, ενώ έχουν και μεγάλη διάρκεια ζωής. Βασικά τους μειονεκτήματα είναι το μεγάλο κόστος λειτουργίας τους, αλλά και η μικρή απόδοση που μπορούν να έχουν κατά την μετατροπή της θερμικής ενέργειας, μιας ενέργειας που συνήθως χάνεται, σε ηλεκτρική, που είναι πιο άμεσα αξιοποιήσιμη. Ωστόσο, με την εισαγωγή νέων υλικών και την αξιοποίηση της νανοτεχνολογίας, τα μειονεκτήματα αυτά μπορούν πλέον να αντιμετωπιστούν, προσφέροντας έτσι μια βιώσιμη οικονομικά και περιβαλλοντικά λύση για την παραγωγή ενέργειας. Η αξιοποίηση της θερμοηλεκτρικής ενέργειας γίνεται με την χρήση ειδικών θερμοηλεκτρικών γεννητριών με ειδικές διατάξεις θερμοηλεκτρικών νανοϋλικών και οι εφαρμογές που βρίσκει η συγκεκριμένη τεχνολογία είναι σε κλιματιστικά μικρών χώρων, σε ψύκτες νερού, σε όργανα ακριβείας και ελέγχου αλλά και σε γεννήτριες παραγωγής ρεύματος, με μικρότερη ισχύ.


Καθαρισμός υδάτων

Σημαντική είναι και η προσφορά της νανοτεχνολογίας στον καθαρισμό των υδάτων από πετρελαιοκηλίδες και άλλους οργανικούς. Πιο συγκεκριμένα, η μεμβράνη νανοσυρμάτων μπορεί να φιλτράρει και να καθαρίσει το νερό με μικρό κόστος, καθώς τα νονοϋλικά που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του είναι εύκολα διαθέσιμα και χαμηλού κόστους. Το φιλτράρισμα πραγματοποιείται με την χρήση νανοφίλτρων, τα οποία σκοτώνουν το 98% των παθογόνων βακτηρίων σε μικροσκοπικούς πόρους του υλικού από το οποίο αποτελείται, σε αντίθεση με τα κοινά φίλτρα τα οποία παγιδεύουν αυτούς τους μικροοργανισμούς καταναλώνοντας μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Έτσι, δημιουργείται ασφαλές πόσιμο νερό με λιγότερη σπατάλη ενέργειας για την εξυπηρέτηση δισεκατομμυρίων ανθρώπων που δεν έχουν πρόσβαση σε αυτό.


Συμπερασματικά, η εφαρμογή της νανοτεχνολογίας βρίσκει ποικίλες εφαρμογές σε πολλούς σημαντικούς τομείς όπως είναι ο κατασκευαστικός, η διαχείριση των ΑΠΕ, καθώς και ο καθαρισμός των υδάτων και πολλές ακόμα. Μέχρι στιγμής, έχει δείξει ότι μπορεί να δημιουργήσει οικονομικά βιώσιμα προτζεκτ που θα προωθούν την χρήση των ΑΠΕ, άρα και την κυκλική οικονομία, αλλά και την αειφόρο πράσινη ανάπτυξη. Ωστόσο, πολλές από την εφαρμογές αυτές βρίσκονται ακόμα σε ερευνητικό στάδιο, συνεπώς μπορούμε να αισιοδοξούμε για σημαντικές αλλαγές στο μέλλον.


ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΗΣΤΕ ΜΑΖΙ ΜΑΣ