بررسی امکان تولید نانو الیاف سلولزی الکتروریسی شده از پسماند فیلتر سیگار"
نویسندگان
1 داﻧﺸﺠﻮی دﮐﺘﺮی، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران،
2 سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران
3 استاد، گروه بایو سیستم و تولیدات زیستی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آلتو، فنلاند.
4 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران
5 دانشگاه تهران
doi
10.22034/ijwp.2024.2030154.1670چکیده
بیان مساله و اهداف: آلودگی محیطزیست ناشی از تولید انبوه پسماندها در سراسر جهان به یکی از نگرانیهای عمده جهانی تبدیل شده است. از جمله این پسماندها، فیلتر سیگار است که بهدلیل غیرقابلتجزیه بودن در طبیعت و حضور ترکیبات سمی نظیر نیکوتین، اثرات زیستمحیطی قابل توجهی دارد. برآوردها نشان میدهند که سالانه بیش از 6 تریلیون نخ سیگار در جهان مصرف میشود که این موضوع به تولید حجم عظیمی از فیلترهای سیگار بهعنوان پسماند منجر میشود. این پسماندها نهتنها دیرتجزیهپذیر هستند، بلکه ترکیبات موجود در آنها میتوانند به منابع طبیعی مانند خاک و آب نفوذ کرده و مشکلات زیستمحیطی و بهداشتی ایجاد کنند. افزایش مصرف جهانی سیگار نیز باعث افزایش حجم این پسماند خطرناک شده است. این پژوهش با هدف ارزیابی امکان بازیافت فیلترهای سیگار بهعنوان ماده اولیه برای تولید الیاف سلولزی به روش الکتروریسی انجام شده است. این مطالعه تلاش میکند راهکاری نوآورانه برای کاهش اثرات زیستمحیطی این پسماندها ارائه داده و ارزش افزودهای برای این مواد بلااستفاده ایجاد کند.مواد و روشها: برای این منظور، فیلترهای سیگار از محیط جمعآوری و طی فرآیندی شامل استفاده از ترکیب حلالهای آلی مختلف پالایش شدند. فرآیند پالایش شامل حذف تنباکو، خاکستر، و سایر آلایندهها از سطح فیلترها بود. سپس محلول 10 درصد وزنی استات سلولز تهیه شده و با استفاده از حلال ترکیبی استون و دیمتیلاستامید، آمادهسازی شد. برای بررسی ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی الیاف تولیدی، از تکنیکهای پیشرفتهای نظیر کروماتوگرافی گازی-طیفسنج جرمی (GC-MS) و طیفسنج مادونقرمز (FTIR) استفاده شد. مورفولوژی و سطح الیاف نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مورد مطالعه قرار گرفت. در فرآیند الکتروریسی از پارامترهایی نظیر غلظت محلول، ولتاژ، نرخ تغذیه و فاصله نوک سوزن تا جمعکننده برای دستیابی به بهترین شرایط تولید استفاده شد.نتایج: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که ترکیبات سمی موجود در فیلتر سیگار، مانند نیکوتین، طی فرآیند پالایش بهطور مؤثری حذف شدهاند. این موضوع نشاندهنده کارایی بالای روش استفادهشده برای پالایش و آمادهسازی فیلترها است. بررسیهای میکروسکوپی نیز نشان داد که مورفولوژی الیاف تولیدی از فیلترهای سیگار، مشابه الیاف تولیدی از استات سلولز تجاری تولید شده از پودر استات سلولز است. قطر الیاف تولیدشده از هر دو منبع در محدوده 150 تا 400 نانومتر قرار داشت و توزیع قطر الیاف نیز یکنواخت بود. همچنین، طیفسنجی مادونقرمز نشان داد که ترکیبات شیمیایی الیاف تولیدشده از فیلترهای سیگار بازیافتی و پودر استات سلولز تجاری به میزان زیادی همپوشانی دارند.نتیجه گیری: نتایج نشان داد که تولید الیاف سلولزی از پسماند فیلتر سیگار علاوه بر کاهش اثرات زیستمحیطی، امکان بهرهگیری از موادی با ارزش افزوده بالا را فراهم میکند. این الیاف، به دلیل دارا بودن ویژگیهایی نظیر یکنواختی سطح، قطر مناسب و ترکیبات شیمیایی پایدار، میتوانند در صنایع مختلفی از جمله تولید غشاءهای جداسازی، فیلتراسیون آب و هوا، و حتی کاربردهای پزشکی مانند تولید پانسمانهای زیستی مورد استفاده قرار گیرند. این پژوهش نشان میدهد که استفاده از پسماندهای صنعتی برای تولید مواد پیشرفته نهتنها گامی موثر در حفظ محیطزیست است، بلکه میتواند به توسعه پایدار و اقتصادی نیز کمک کند.
