کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت محیط زیست

صفحه اصلی / هفتمین کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت محیط زیست

پیشرفت‌های همگرای فناوری‌های زیستی–فیزیکی در حذف آلاینده‌های پایدار: از بیوراکتورهای پیشرفته تا نانوساختارهای عملکردی

نویسندگان :

سیده مهری جوادی¹ محدثه خواجه زاده² لادن بافته چی³

1- پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاد دانشگاهی 2- پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاد دانشگاهی 3- پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاد دانشگاهی

کلمات کلیدی :

فناوری‌های هیبریدی،؛ بیوراکتور پیشرفته،؛ نانوساختارهای عملکردی،آلاینده‌های پایدار،تصفیه آب

چکیده :

آلاینده‌های پایدار و پیچیده، از جمله ترکیبات آلی مقاوم، داروهای فعال زیستی، رنگ‌های سنتزی، فلزات سنگین و آلاینده‌های نوظهور، چالشی عمده برای سامانه‌های تصفیه محیط‌زیست به شمار می‌آیند. این ترکیبات به دلیل پایداری شیمیایی، خواص آب‌گریزی، ساختارهای آروماتیک فشرده و مقاومت بیولوژیکی، غالباً از مسیرهای تجزیه معمولی عبور نمی‌کنند و در نتیجه در محیط باقی مانده و آثار زیست‌محیطی و بهداشتی جدی ایجاد می‌کنند. فناوری‌های زیستی و فیزیکی به‌تنهایی قادر به حذف کامل این آلاینده‌ها نیستند، اما تلفیق هم‌زمان آن‌ها می‌تواند هم‌افزایی قابل توجهی ایجاد کند و کارایی فرایند را به‌طور چشمگیر افزایش دهد. مقاله حاضر یک مرور جامع و نظام‌مند از پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های زیستی–فیزیکی ترکیبی با تمرکز بر دو محور اصلی ارائه می‌دهد: نخست، بیوراکتورهای نسل جدید شامل رآکتورهای غشایی، بیوراکتورهای فوتوکاتالیستی، الکتروبیوراکتورهای بی‌هوازی و رآکتورهای چندفازی با تحریک فراصوت یا پلاسما؛ و دوم، نانوساختارهای عملکردی شامل نانوکاتالیست‌ها، نانوذرات مغناطیسی زیست‌سازگار، نانوکامپوزیت‌های هیبریدی، و نانوآنزیم‌ها. علاوه بر مرور ساختار و مکانیسم عملکرد این فناوری‌ها، چالش‌های مقیاس‌پذیری، پایداری، بازیافت نانومواد، هزینه بهره‌برداری و محدودیت مدل‌سازی نیز بررسی شده است. همچنین ارتباط فناوری‌های هیبریدی با کنترل هوشمند مبتنی بر داده و کاربردهای صنعتی در تصفیه پساب، آب آشامیدنی، خاک و گازها مورد توجه قرار گرفته است. تحلیل منابع نشان می‌دهد که ترکیب فرایندهای زیستی–فیزیکی نه تنها نرخ تجزیه را افزایش می‌دهد، بلکه تجزیه‌پذیری زیستی آلاینده‌ها را نیز بهبود داده و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. در پایان، مسیرهای آینده شامل توسعه نانومواد پاسخ‌پذیر، رآکتورهای خودتنظیم، و ادغام با هوش مصنوعی معرفی شده است. این مقاله تصویری جامع از روندهای نوین و شکاف‌های دانشی حوزه ارائه می‌دهد و می‌تواند به‌عنوان مرجعی برای پژوهشگران و صنعتگران به کار رود.