«

»

Ιούλ 15

Εκτύπωσέ το Άρθρο

Στις επάλξεις της νανοτεχνολογίας το Πανεπιστημίου Ιωαννίνων

Μεταδιδακτορικοί ερευνητές, υποψήφιοι διδάκτορες, μεταπτυχιακοί και προπτυχιακοί φοιτητές εκπαιδεύονται και εργάζονται σε εργαστήρια νανοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων.

Το Εργαστήριο Φυσικοχημείας Υλικών και Περιβάλλοντος του τμήματος Φυσικής, παρουσιάζει διεθνώς ανταγωνιστικό έργο, με δεκάδες δημοσιεύσεις σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά, συνεργασίες με μεγάλες εταιρείες στον τομέα των υλικών-κατασκευών, στον τομέα των καλλυντικών προϊόντων αλλά και την ανάπτυξη εφαρμογών πράσινης χημείας με καινοτόμες τεχνολογίες προστασίας περιβάλλοντος.

Ο καθηγητής του τμήματος Φυσικής και επικεφαλής του εργαστηρίου Ιωάννης Δεληγιαννάκης μίλησε στον «Η.Α.» για το -μοναδικό στο είδος του- εργαστήριο παραγωγής νανοσωματιδίων στην Ελλάδα.

«Το εργαστήριο έχει μια πρωτοποριακή τεχνολογία (Flame Spray Pyrolysis) -μια τεχνική που γεννήθηκε στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης (ΕΤΗ)- για παραγωγή νανοϋλικών σε μεγάλες ποσότητες.

Μέχρι στιγμής η παραγωγή ναοϋλικών σε εργαστηριακή κλίμακα γίνεται με χημικές μεθόδους που παράγουν ποσότητες μιλιγραμμαρίων μετά από εργασία μερικών ημερών. Εμείς μπορούμε να φτιάξουμε γραμμάρια ανά ώρα, κιλά ανά μέρα και αυτό είναι το μεγάλο πλεονέκτημα. Επίσης, ελέγχουμε απόλυτα τη νανοδομή».

Οι φοιτητές της Τμημάτων Φυσικής, Χημείας και Επιστήμης των Υλικών εκπονούν τις διδακτορικές τους διατριβές σε εφαρμοσμένη νανοτεχνολογία, ώστε να ορίσουν τις ιδιότητες των νέων υλικών και τη χρήση τους.

Σκοπός είναι ο νέος επιστήμονας να αποκτήσει καλές επιστημονικές βάσεις και βαθειά γνώση της επιστήμης των υλικών. Πρέπει να ξέρεις τι κάνεις, για να κατέχεις μελλοντικά μια θέση στην διεθνή έρευνα και στην αγορά», τόνισε ο καθηγητής, Ιωάννης Δεληγιαννάκης.

Τα άμεσα οφέλη για την κοινωνία

Διαβάζοντας κανείς το πολυσέλιδο βιογραφικό του καθηγητή, παρατηρεί μια σειρά από διπλώματα ευρεσιτεχνίας για νανοϋλικά με εφαρμογές στην προστασία του περιβάλλοντος.

Ένα από αυτά (BEPHOS R) αφαιρεί εκλεκτικά την αμμωνία και τον φώσφορο, τις ουσίες δηλαδή που ευθύνονται για τον ευτροφισμό.

Αναρωτηθήκαμε λοιπόν αν μπορεί να βελτιώσει το BEPHOS R την κατάσταση της Παμβώτιδας. Σύμφωνα με τον ερευνητή το θρεπτικό φορτίο του ευτροφισμού, των νιτρικών και φωσφορικών ιόντων που προέρχονται από λιπάσματα και επιβαρύνουν τη λίμνη, μπορεί να καταπολεμηθεί με ένα φυσικό υλικό σαν το BEPHOS R.

«Μέχρι στιγμής, διεθνώς για το θέμα της αντιμετώπισης του ευτροφισμού με την αμμωνία και το φώσφορο υπάρχει ένα εμπορικό προϊόν το Phoslock.

Το δικό μας είναι ένας ανταγωνιστής του Phoslock και το μεγάλο του πλεονέκτημα είναι πως είναι εξαιρετικά πιο φτηνό. Το Phoslock χρησιμοποιεί λανθάνιο ένα σπάνιο και ακριβό στοιχείο.

Εμάς αποτελείται από πιο κοινά υλικά, οργανική ύλη, σίδηρο, χαλκό και άργιλο, και αποδείξαμε με τις δημοσιεύσεις και την κατοχύρωση της πατέντας ότι η αποτελεσματικότητά του είναι μέσα στα όρια που απαιτεί ο νόμος.

Αυτό που χρειάζεται στην Παμβώτιδα είναι να γίνει μια πιλοτική εφαρμογή για να προσδιοριστεί τι ποσότητες και τι κλίμακα χρόνου θα χρειαστεί για την αντιμετώπιση του φαινομένου, αυτό είναι το ερώτημα. Ήδη ο βυθός της λίμνης καλύπτεται από ευτροφικά υλικά. Το BEPHOS R αδρανοποιεί το φώσφορο και την αμμωνία.

Έχουμε κάνει το υλικό μαγνητικό για να αφαιρείται με μαγνήτη», σημειώνει ο καθηγητής για το εγχείρημα που έχει ήδη εφαρμοστεί πιλοτικά και αποτελεσματικά στις λίμνες της Αιτωλοακαρνανίας.

Μια ακόμη επιτυχία του εργαστηρίου είναι και η δημιουργία (με κατοχυρωμένη πατέντα) ενός υλικού για την αφαίρεση του αρσενικού από τα βιομηχανικά νερά. Είναι πολύ
αποτελεσματικό και ελπιδοφόρο για τις περιοχές που υποφέρουν από μόλυνση με αρσενικό.

Το ισχυρό του χαρτί, όπως υπογράμμισε ο καθηγητής, είναι πως παράγεται χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη τον άνθρακα από ανακυκλωμένα λάστιχα, κάνοντας την ανάλυση κόστους –αποτελεσματικότητας ασυναγώνιστη, σύμφωνα με την δημοσίευση της εργασίας.

«Το πετάς στα ρυπασμένα νερά και αφού προσροφήσει το αρσενικό, επιπλέει σαν μικρό «σωσίβιο», μπορείς να το πάρεις πίσω εύκολα. Έχουμε σκέψεις για την εφαρμογή της μεθόδου και σε άλλα υλικά», πρόσθεσε ο Ιωάννης Δεληγιαννάκης.

Επίσης, κατά την επίσκεψή μας στο Εργαστήριο Φυσικοχημείας Υλικών και Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων γνωρίσαμε και τα χαρακτηρισμένα ως «πλασμονικά υλικά».

Μια από τις ενδιαφέρουσες ιδιότητές τους είναι πως παίρνουν το φως και το μετατρέπουν πολύ αποτελεσματικά σε θερμότητα, δηλαδή απειροελάχιστα μικρές ποσότητες που τοπικά μετατρέπουν την ακτινοβολία σε θερμότητα, μπορούν να αντικαταστήσουν τις παραδοσιακές μεθόδους της κλασματικής απόσταξης, ενώ αναμιγνύοντάς τα με άλλο υλικό μπορεί να αποτελέσει το μελλοντικό τρόπο θέρμανσης κτιρίων.

Τα φωτοκαταλυτικά υλικά είναι η τελευταία λέξη της επιστήμης. Το υδρογόνο θεωρείται το καύσιμο του -όχι και τόσο μακρινού- μέλλοντος και το Εργαστήριο Φυσικοχημείας Υλικών και Περιβάλλοντος βρίσκεται στο κέντρο των εξελίξεων.

«Η φωτοκατάλυση είναι η πιο πράσινη τεχνολογία χρησιμοποιώντας το φως του ήλιου και ένα καταλυτικό υλικό.

Μπορείς να τη χρησιμοποιήσεις για καθαρισμό ατμόσφαιρας υδάτων εδαφών ή να οδηγήσεις τον φωτοκαταλύτη να παράξει υδρογόνο, καύσιμο δηλαδή. Το υδρογόνο είναι χωρίς αμφιβολία το καύσιμο του μέλλοντος, που ιδανικά παράγεται από το νερό.

Είναι το όνειρο όλων, το ζητούμενο όμως είναι να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Αυτή τη στιγμή είμαστε κάτω από 1% παγκοσμίως και το όριο που θέτουμε για να καίνε τα αυτοκίνητα υδρογόνο είναι το 15% τουλάχιστον. Σ’ αυτό το στάδιο, η μέθοδος αυτή της διάσπασης του νερού είναι 98% έρευνα.

Υπάρχει και η δεύτερη μέθοδος από μικρά οργανικά μόρια που υπάρχουν ήδη στην βιομηχανία και παράγονται κατά εκατομμύρια τόνους, όπως το μυρμηκικό οξύ, ένα πολύ απλό και γνωστό μόριο που το δουλεύουμε και εμείς στο εργαστήριο για την παραγωγή υδρογόνου σε μεγάλες ποσότητες.

Στο Παγκόσμιο συνέδριο κατάλυσης στη Λυών πέρυσι, η Τoyota παρουσίασε το πρώτο της αυτοκίνητο που κινείται με υδρογόνο από μυρμηκικό οξύ», ανέφερε.

Άλλη μια ενδιαφέρουσα εφαρμογή των φωτοκαταλυτών με άμεσα αποτελέσματα, είναι και ο αυτοκαθαρισμός των κτιρίων είτε από μύκητες ή γκράφιτι κάτι που θα μπορούσε να εφαρμοστεί δοκιμαστικά στα δημόσια κτίρια, πρόσθεσε ο καθηγητής.

Πανεπιστήμιο, καινοτομία, αγορά

Η συζήτηση αυτή γίνεται χρόνια. Πως συνδέεται το Πανεπιστήμιο με την αγορά. Ως ερευνητής που έχει δουλέψει στο εξωτερικό και επισκέπτης καθηγητής του Πολυτεχνείου ΕΤΗ στη Ζυρίχη, ο καθηγητής Δεληγιαννάκης μας βοηθά να κατανοήσουμε τη δυστοκία στη συνεργασία μεταξύ της ακαδημαϊκής κοινότητας και της ελληνικής βιομηχανίας.

«Το Πανεπιστήμιο παράγει προστιθέμενη αξία, όχι το προϊόν. Αυτή η προστιθέμενη αξία είναι δύο ειδών.

Πρώτον, εξειδικευμένη γνώση, υλικά, μέθοδοι τα οποία μπορούν να μετατραπούν σε προϊόν/λύση προβλήματος/προοπτική για επόμενα βήματα. Το δεύτερο και σημαντικότερο, είναι οι νέοι επιστήμονες, νέοι ερευνητές οι οποίοι είναι το συμπυκνωμένο δυναμικό της κάθε κοινωνίας.

Αυτοί οι νέοι που στα 18 τους ήταν τα «παιδιά»-μαθητές για τα οποία οι γονείς καμάρωσαν όταν «πέρασαν» στο πανεπιστήμιο, εμείς στο πανεπιστήμιο τους μετασχηματίζουμε σε «συναδέλφους» επιστήμονες. Η μετάγγιση αυτού του δυναμικού, γνώση-ανθρώπινο δυναμικό, στην κοινωνία της παραγωγής απαιτεί την ετοιμότητα των εταιρειών να αφομοιώσουν το «νέο», την καινοτομία αλλά και την φρέσκια ματιά του νέου επιστήμονα.

Ας πάρουμε την περίπτωση των κινητών τηλεφώνων, ένα πολύ επιτυχημένο φαινόμενο μετασχηματισμού της έρευνας/σε τεχνολογικό προϊόν/ και μετά σε είδος καθημερινής χρήσης: η καρδία της τεχνολογίας των κινητών τηλεφώνων –όπως και των υπολογιστών- είναι το τρανσιστορ.

Αυτό ανακαλύφθηκε την δεκαετία του 1940 από την ομάδα του J. Bardeen, ως ένας «έξυπνος διακόπτης/ρυθμιστής ροής μικρών ρευμάτων». Η χρήση του ως λογική-πύλη (η βάση του υπολογιστή) και η ενσωμάτωσή του στον υπολογιστή πήρε την μορφή που ξέρουμε σήμερα 15 χρόνια αργότερα και το 1958 η IBM έφτιαξε τον πρώτο εμπορικό υπολογιστή.

Πολύ αργότερα, μισό αιώνα μετά, η ίδια τεχνολογία έφτασε σε στάδιο καθημερινής χρήσης και βρίσκεται –χωρίς να το γνωρίζει ο μέσος καταναλωτής- στα χέρια όλων των παιδιών μας.

Αυτό το παράδειγμα καταδεικνύει δύο ζητήματα: πρώτον η ερευνητική καινοτομία οδηγεί στην ανάπτυξη σε βάθος χρόνου. Δεύτερον η ερευνητική καινοτομία είναι βαριά επένδυση στην ποιότητα. Πολλές φορές, το μέγεθος των εταιρειών δεν είναι αρκετά μεγάλο για να έχουν δικό τους τμήμα έρευνας και ανάπτυξης.

Η αντίληψη που έχουν για την έρευνα οι ιδιωτικές εταιρείες συχνά είναι πως το ερευνητικό εργαστήριο θα πρέπει να φέρει το προϊόν στο ράφι έτοιμο. Αυτό δεν είναι σκοπός της έρευνας ούτε του πανεπιστημίου. Η έρευνα θα σου δείξει ότι ένα υλικό κάνει καλά και στοχευμένα μια συγκεκριμένη δουλειά..

Το πως θα γίνει προϊόν είναι άλλο στάδιο. Είναι ένας σπόρος που θα εισπράξεις τους καρπούς αργότερα. Κλείνοντας θέλω να τονίσω ότι αυτός ο σπόρος θα δώσει δουλειά σε νέους επιστήμονες καθιστώντας τους αναγκαίους στην αγορά.

Κάτι που δεν είναι γνωστό είναι ότι στην Ελβετία για παράδειγμα, οι νέοι ερευνητές βρίσκουν δουλειά στα 25 τους ως επιστήμονες, όχι γιατί αφθονούν οι τράπεζες, αλλά γιατί η καινοτομία και η προστιθέμενή της αξία έχει εμπεδωθεί στον επιχειρηματικό κόσμο.

Αυτό χρειάζεται και ως ηθικό μήνυμα προς τους νέους μας: να μάθουν καλά γράμματα, να εμβαθύνουν στην επιστήμη τους και να καταλάβουν –ο κάθε ένας στον τομέα του- τι δυνατότητες του δίνονται αφού γίνει ανταγωνιστικός», τόνισε.

Τα «περιβόητα» νανουλικά
Βρισκόμαστε στην παραμονή της επανάστασης στην βιομηχανία των υλικών όμοια με αυτή πριν από την επικράτηση του Internet, λένε οι ειδικοί.
Αυτοκαθαριζόμενα ρούχα και κτίρια, όσο και αν θυμίζουν σενάριο από ταινία επιστημονικής φαντασίας έρχονται και υπόσχονται βελτίωση της καθημερινότητας σε πολλά επίπεδα: υγεία, περιβάλλον, τεχνολογία.
Τα «περιβόητα» νανουλικά, δεν είναι τίποτα άλλο από τα γνωστά μας υλικά σε διαστάσεις μικρού μεγέθους, περίπου ενός δισεκατομμυριοστού του μέτρου. Αυτό που συμβαίνει σε αυτή την κλίμακα είναι η αλλαγή των γνωστών ιδιοτήτων των υλικών.
Υπάρχουν στην φύση, δεν τα ανακαλύψαμε εμείς, αλλά τεχνολογικά τα δουλεύουμε πιο συστηματικά τα τελευταία χρόνια.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα στη φύση είναι το σύστημα που έχουν τα περιστέρια για να βρίσκουν τον προσανατολισμό τους χρησιμοποιώντας νανοκρυστάλλους μαγνητίτη.
Σήμερα η έρευνα για τα νανουλικά αφορά κυρίως βασική έρευνα ανάπτυξης, κατανόησης και βελτιστοποίησης, ενώ οι εφαρμογές τους μοιράζονται μικρότερο μερίδιο της έρευνας. Χρειάζονται ακόμη 10-20 χρόνια για να γίνουν τμήμα της καθημερινότητάς μας όπως π.χ. οι υπολογιστές. Ήδη τα νανουλικά βρίσκονται σε διάφορα στάδια εξέλιξης.
Μερικές από τις εφαρμογές τους είναι στην ιατρική, όπου δημιουργείται ένας νέος κλάδος για τη θεραπεία και τη διάγνωση ασθενειών, γνωστή με τον όρο «θερανωστική (theranostics από το «θεραπεία», «διάγνωση»).
Ήδη χρησιμοποιούνται βελτιωμένα νανοβιο-υλικά για τα stents, σε πιο ανθεκτικά σφραγίσματα δοντιών, αποκατάσταση οστών, καθώς και υβριδικά νανουλικά για στοχευόμενη θεραπεία ορισμένων τύπων καρκίνου, που βρίσκεται στο τρίτο στάδιο δοκιμών.
Ακόμη, οι αυξημένες επιδόσεις των SSDσκληρών δίσκων του υπολογιστή σας οφείλονται στα μαγνητικά νανοσωματίδια που τους απαρτίζουν, ενώ τα πρώτα «αυτοκαθαριζόμενα» υφάσματα, τα οποία έχουν νανοσωματίδια αργύρου ή χρυσού για να αποδομούν οσμές και ρύπους του αέρα, ήδη χρησιμοποιούνται σε αθλητικά είδη και στα σαλόνια αυτοκινήτων.

Ο «αιώνας της νανοτεχνολογίας» και τα όρια του

Τα νανουλικά αυτή τη στιγμή δεν έχουν εισέλθει σε πλήρη κλίμακα στην καθημερινότητα μας. Γίνεται περιορισμένη χρήση τους μέσω των συσκευών, σε προϊόντα καθημερινής χρήσης, σε κάποια απορρυπαντικά.
Στα λάστιχα των αυτοκινήτων υπάρχουν ως σταθεροποιητικά για να κρατούν την υγρασία, στη βιομηχανία των κοσμητικών χρησιμοποιούνται για ηλιοπροστασία για παράδειγμα. Στον κλάδο της διατροφής η χρήση τους είναι περιορισμένη.
Η φιλοσοφία της «πράσινης χημείας/τεχνολογίας» είναι να ενθαρρύνει τη σχεδίαση προϊόντων και διεργασιών που ελαχιστοποιούν τη χρήση και δημιουργία επικίνδυνων ουσιών, αλλά και η ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων στο περιβάλλον κατά την παραγωγή και χρήση.
Όπως κάθε νεοεισαχθείσα πρακτική, έχει λύσει προβλήματα, ταυτόχρονα, όμως, μας φέρνει αντιμέτωπους με νέα. «Πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί», τονίζει ο καθηγητής Ιωάννης Δεληγιαννάκης.
«Το περιβάλλον καθορίζει τη συμπεριφορά των νανουλικών. Για παράδειγμα ο βαθμός διασποράς ενός νανουλικού στο περιβάλλον καθορίζεται από τις ίδιες τις συνιστώσες του περιβάλλοντος, π.χ. η οργανική υλη του εδάφους είναι ένα καλάθι που μπορεί να συγκεντρώσει, αλλά και να μεταφέρει τα νανουλικά.
Ως αντιπρόεδρος της ΙnternationalHumic Substances Society (Παγκόμια Ένωση Χουμικών Ουσιών με έδρα τις ΗΠΑ) ο κ. Δεληγιαννάκης κάνει γνωστό ότι η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος (E.P.A.) των ΗΠΑ έχει εκπονήσει στρατηγικό σχέδιο δόμησης νομικού πλαισίου που θα αφορά την διάθεση-μοίρα των νανουλικών στο περιβάλλον.
Σίγουρα πρέπει να υπάρξει σαφές νομοθετικό πλαίσιο για τις επιπτώσεις στον άνθρωπο, για την κινητικότητα στα νερά στον αέρα και τη βιοδιαθεσιμότητα, βασισμένο σε μελέτες.
Αυτή τη στιγμή γίνονται πιλοτικές μελέτες σε Αμερική και Ευρώπη για τις επιπτώσεις και η ΕΕ -που είναι πολύ προσεκτική σε θέματα που έχουν να κάνουν με το περιβάλλον- δημιουργεί το ρυθμιστικό πλαίσιο που θα διέπει την χρήση τους, υπογράμμισε.
Αυτό θα δράσει όχι ως φόβητρο, αλλά ως εργαλείο εξορθολογισμού, προώθησης της χρήσης αυτών των νέων νανοτεχνολογικών προιόντων και λύσεων.
Είναι όπως η εξέλιξη του νομοθετικού πλαισίου για τα αυτοκίνητα που –με περιβαλλοντικούς όρους- επιβάλει χρήση καταλυτών από τις βιομηχανίες, και απαγόρευση βενζίνης με μόλυβδο.

Μόνιμος σύνδεσμος σε αυτό το άρθρο: https://okoytsompolis.gr/%cf%83%cf%84%ce%b9%cf%82-%ce%b5%cf%80%ce%ac%ce%bb%ce%be%ce%b5%ce%b9%cf%82-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%bd%ce%b1%ce%bd%ce%bf%cf%84%ce%b5%cf%87%ce%bd%ce%bf%ce%bb%ce%bf%ce%b3%ce%af%ce%b1%cf%82-%cf%84%ce%bf/

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνσή σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Επιτρέπονται τα εξής στοιχεία και ιδιότητες HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων