از زنجان تا ناسا؛ فناوری کمیاب جهان در ایران صنعتی شد

به گزارش خبرگزاری ، روز گذشته یکشنبه ۳۰ شهریورماه خبرنگاران فناوری رسانه های آنلاین و مکتوب با ستاد نانو همراه شدند و در قالب تور فناورانه به زنجان سفر کردند. در این سفر یک روزه تیم رسانه ها از شرکت دانش بنیان پاکان آتیه نانودانش تولید کننده عایق های نسل جدید آیروژل بر مبنای فناوری نانو بازدید کردند و در جریان نحوه ساخت و تولید این محصول قرار گرفتند.

ایروژل چیست؟

هواژل یا ایروژل یک ماده تولیدی است که کمترین چگالی را در میان مواد جامد دارد. این ماده از یک ژل به دست می‌آید که در آن قسمت مایع ژل با گاز جایگزین می‌شود. نتیجه این فرایند ماده‌ای جامد با چگالی بسیار کم و در عین حال، ویژگی قابل‌توجه در زمینه عایق گرمایی است. هواژل در فرهنگ عامه مردم تحت نام‌های دیگری هم‌چون دود منجمد، دود جامد، هوای جامد یا دود آبی نیز شناخته می‌شود که این نام‌گذاری‌ها به دلیل ظاهر شفاف و نیز نحوه پخش نور در این ماده‌است.

کاربردهای حیاتی ایروژل در مأموریت‌های ناسا

هواژل، سبک‌ترین ماده جامد شناخته شده در جهان است که چگالی سبک‌ترین نمونه ساخته شده از آن، تنها سه برابر هواست. ویژگی‌های منحصربه‌فرد این ماده آن را یکی از پرکاربردترین مواد به کار رفته در مأموریت‌های فضایی ساخته‌ است. به عنوان نمونه، مسئولان ناسا از هواژل به منظور جلوگیری از یخ‌زدگی ربات مریخ‌نورد در شب‌های سیاره مریخ استفاده کردند. هم‌چنین این ماده برای گردآوری ذرات کیهانی در فضا بسیار مناسب است و در جریان مأموریت «استارداست» از آن برای جمع‌آوری مواد موجود در هاله پیرامون دنباله‌دار وایلد-۲ استفاده شد.

مزایای عایق های ایروژل؛ از آب گریزی تا مقاومت بالا در برابر حریق

عایق‌های آیروژل در صنایع مختلف جهان، به‌ویژه در پالایشگاه‌ها، پتروشیمی‌ها و صنایع بزرگ کاربرد فراوانی یافته‌اند. این عایق‌های نانو متخلخل حرارتی دارای مزایای متعددی هستند که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به آب‌گریزی، مقاومت بالا در برابر حریق و خوردگی زیر سطح عایق، و پایین‌ترین ضریب انتقال حرارت اشاره کرد. همچنین، عملکرد عالی در بازه دمایی منفی ۲۰۰ تا مثبت ۶۵۰ درجه سلسیوس و زیست‌سازگاری، از دیگر ویژگی‌های برجسته این مواد است.

علاوه بر این، عایق‌های آیروژل سبک و قابل برش در هر شکل هندسی بوده و طول عمر ۳۰ تا ۵۰ سال دارند. قابلیت باز و بسته شدن چندباره برای تعمیرات و بازرسی، مقاومت مکانیکی کششی و فشاری بسیار بالا، نصب سریع و آسان به صورت آنلاین روی خطوط سرد و گرم و نیز عدم ریزش یا ترک‌خوردگی در طول زمان از دیگر مزایای این عایق‌ها به شمار می‌رود.

راهکار موثر برای مقابله با چالش جهانی گرمایش زمین و خشکسالی

در بازدیدی که از شرکت دانش‌بنیان پاکان آتیه نانودانش انجام شد، حسن برگزین، مدیرعامل این شرکت، استفاده بهینه از عایق‌های حرارتی مبتنی بر فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم‌ترین راهکارها برای مقابله با چالش‌های جهانی مانند گرمایش زمین، خشکسالی، آتش‌سوزی‌های گسترده و آلودگی هوا معرفی کرد و گفت: تولید صنعتی این فناوری در ایران یک دستاورد مهم است و تنها هفت تا هشت کشور در جهان قادر به تولید آن هستند.

وی با اشاره به افزایش چشمگیر استفاده از عایق‌های نسل جدید آیروژل در سطح جهان، تاکید کرد: این فناوری نوین می‌تواند به طور قابل توجهی در کاهش مصرف بی‌رویه انرژی‌های فسیلی موثر باشد. استفاده از این عایق‌ها، علاوه بر کاهش مصرف انرژی، به بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی و همچنین صرفه‌جویی در مصرف انرژی ساختمان‌ها کمک می‌کند. بیش از ۴۰ درصد از انرژی مصرفی کشور در ساختمان‌ها و سوله‌ها به هدر می‌رود، اما متأسفانه استفاده از عایق‌های حرارتی کارآمد در این حوزه به میزان قابل توجهی پایین است.

ضعف بزرگ در عایق کاری صنایع نفت و گاز

برگزین همچنین به مشکلات موجود در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی اشاره کرد و افزود: ضعف در حوزه عایق‌کاری در این صنایع به طور مکرر مورد بازدید و بازرسی قرار می‌گیرد و متأسفانه عملکرد مطلوبی دیده نمی‌شود. متاسفانه فرهنگ استفاده بهینه از انرژی را در کشور ضعیف است و این امر موجب هدررفت قابل توجه انرژی شده است.

نیروگاه‌های خورشیدی و بادی به تنهایی قادر به رفع ناترازی نیستند

وی با بیان اینکه در شرایط کنونی کشور بیشتر به سمت افزایش تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر حرکت کرده است، تصریح کرد: اگرچه نیروگاه‌های خورشیدی و بادی مزایای خود را دارند، اما این مسیر به تنهایی نمی‌تواند مشکلات ناترازی انرژی را حل کند، چرا که بخش قابل توجهی از تجهیزات مورد نیاز وارداتی است و همچنین مشکلاتی نظیر ذخیره‌سازی انرژی و عدم بهره‌برداری کامل از ظرفیت این نیروگاه‌ها وجود دارد.

مدیر عامل این شرکت دانش بنیان ضمن بیان این مطلب که با افزایش روزافزون مصرف انرژی، بسیاری از کشورها برای تامین نیازهای خود به سمت توسعه نیروگاه‌های خورشیدی و بادی رفته‌اند، گفت: هرچند این فناوری‌ها مزایای خاص خود را دارند، اما مشکلاتی نیز در این مسیر وجود دارد که نباید نادیده گرفته شوند. به طور مثال نیروگاه‌های خورشیدی و بادی تجهیزات وارداتی هستند و برای احداث آنها به زمین‌های وسیع و فاصله زیاد از شهرها نیاز است. همچنین مشکل ذخیره‌سازی انرژی و محدودیت ساعات تابش خورشید، به ویژه در شب، از مهم‌ترین چالش‌های این نوع نیروگاه‌ها به شمار می‌روند. تنها بخش کوچکی از ظرفیت این نیروگاه‌ها می‌تواند در کشور فعال شود و اجرای آنها مستلزم سرمایه‌گذاری بسیار سنگین است.

مدیرعامل پاکان آتیه نانودانش با تاکید بر اینکه نخستین راهکار جهان برای مقابله با مشکلات گرمایش زمین استفاده بهینه از عایق‌های حرارتی مبتنی بر فناوری نانو است، گفت: هزینه عایق‌کاری از محل صرفه‌جویی در انرژی به دست می‌آید و این روش باعث کاهش مصرف گاز و بهینه‌سازی انرژی می‌شود. نکته مهم این است که عایق‌ها توسط مصرف‌کننده نهایی استفاده می‌شوند و برخلاف پروژه‌های بزرگ نیروگاه‌های تجدیدپذیر، نیازی به حمایت‌های دولتی گسترده ندارند.

نرخ بازگشت سرمایه در استفاده از عایق‌های حرارتی

برگزین همچنین خاطرنشان کرد: عایق‌کاری به صورت همزمان برای همه قابل اجرا است، در حالی که احداث یک نیروگاه خورشیدی ممکن است سال‌ها به طول انجامد و بازگشت سرمایه آن بیش از ۱۵ سال طول بکشد. اما نرخ بازگشت سرمایه در استفاده از عایق‌های حرارتی در صنایع پتروشیمی کمتر از دو ماه است.

صرفه‌جویی میلیونی در پتروشیمی ها با عایق‌های نانویی

وی با اشاره به افزایش قیمت گاز طبیعی برای صنایع گفت که عدم استفاده از عایق حرارتی در یک متر مربع می‌تواند سالانه صد میلیون تومان هزینه اضافی برای پتروشیمی‌ها ایجاد کند، در حالی که هزینه نصب این عایق تنها چند میلیون تومان است، گفت: این عایق‌ها با طول عمر ۲۰ تا ۵۰ سال، عملکردی بیش از شش برابر بهتر، اشغال فضای کم و مزایای متعدد دیگر می‌توانند به حل مشکل ناترازی انرژی در کشور کمک کنند.

او در ادامه به تفاوت عایق‌های سنتی و آیروژل اشاره کرد و گفت: عایق‌های قدیمی مانند پشم‌شیشه مشکلاتی مانند جذب رطوبت، کاهش کارایی و آسیب‌پذیری دارند، در حالی که آیروژل ضد آب، مقاوم مکانیکی بالا و عملکرد مطلوبی در بازه دمایی منفی ۲ تا مثبت ۶۵۰ درجه سلسیوس ارائه می‌دهد. در صورت آشنایی صنعت، ساختمان و مسئولان مربوطه با این فناوری، از همان لحظه نصب عایق، صرفه‌جویی در انرژی آغاز می‌شود، زیرا این فناوری به صورت شبانه‌روزی با راندمان بیش از ۹۷ درصد فعالیت می‌کند.

این فعال فناور با اشاره به مشکلات ناترازی انرژی و قطعی‌های برق که مردم را درگیر کرده است، اظهار داشت: هنوز توجه کافی به این فناوری نشده و میلیون‌ها دلار صرف افزایش تولید انرژی می‌شود، در حالی که سرمایه‌گذاری در زمینه عایق‌کاری می‌تواند راهکاری سریع، کم‌هزینه و موثر باشد.

تولید ۳ نوع عایق حرارتی؛ از عایق های شبیه پتو تا مدل اسپری ای

وی ضمن بیان این مطلب که این شرکت به صورت صنعتی سه محصول اصلی از عایق‌های حرارتی آیروژل را تولید می‌کند، خاطرنشان کرد: محصول اول، بلک‌های منعطف هایدروژنی به شکل پتو است که با ضخامت ۶ و ۱۲ میلی‌متر برای استفاده دور لوله‌ها یا زیر کار ساختمان و زیر گچ کاربرد دارد و نصب آن بسیار آسان است. دومین محصول، گرانول آیروژل است که فرم خالص عایق آیر متخلخل بوده و بیشتر به عنوان افزودنی در صنایع مختلف استفاده می‌شود و همچنین محصولی با پتانسیل صادراتی بالا به شمار می‌آید. جدیدترین محصول این شرکت عایق آیروژل هوا است که به شکل اسپری با ضخامت بسیار کم روی دیوارها قابل اجرا بوده و عملکردی بسیار قوی و ماندگار دارد.

قیمت داخلی ۴ تا ۵ برابر ارزان تر از نمونه آمریکایی

برگزین در تشریح مزیت‌های این محصولات عنوان کرد: قیمت تولیدات داخلی در مقایسه با نمونه‌های استاندارد آمریکایی تقریباً چهار تا پنج برابر ارزان‌تر است. اولین پروژه مهم این شرکت در زمینه عایق‌های حرارتی، همکاری با شرکت زیمنس آلمان برای پوشش توربین‌های گازی پیشرفته بوده است. محصولات آمریکایی که به دلیل ممنوعیت واردات به عنوان کالای استراتژیک نظامی، تنها به صورت غیرقانونی وارد می‌شدند، با هزینه بسیار بالاتر توسط واسطه‌ها تامین می‌شدند. اما نمونه‌های تولید شده شرکت پاکان آتیه نانودانش پس از انجام تست‌های دقیق و تایید استانداردهای لازم، با موفقیت جایگزین نمونه‌های خارجی شدند و در پنج سال گذشته بدون هیچ نقص و ایرادی در پروژه‌های مختلف به کار گرفته شده‌اند.

صادرات به ترکیه، رومانی و قزاقستان آغاز شد

این فعال فناور ضمن اشاره به اینکه شرکت طی سه تا چهار سال اخیر حدود ۵۰ تا ۶۰ میلیارد تومان صرفه‌جویی ارزی داشته است،گفت: صادرات محصولات این شرکت به کشورهای ترکیه، رومانی و قزاقستان آغاز شده و در حوزه ساختمان نیز تقاضا برای هر سه محصول تولیدی به ویژه عایق اسپری شونده بسیار بالا است.

مدیرعامل شرکت دانش بنیان پاکان آتیه نانودانش در پاسخ به سوالی درباره مزیت محصولات داخلی نسبت به نمونه‌های خارجی توضیح داد: موفقیت اصلی شرکت در بومی‌سازی دانش فنی تولید این عایق‌ها است. یعنی تمام مواد اولیه، تجهیزات و فرایندهای تولید بر اساس امکانات داخلی طراحی شده‌اند و این موضوع علاوه بر کاهش هزینه‌ها، موجب استقلال کشور در این حوزه شده است.

عایق بومی ایران در میان ۸ کشور برتر دنیا

برگزین با اشاره به سابقه توسعه فناوری آیروژل در ناسا اظهار کرد: ایروژل یکی از فناوری‌هایی است که نخستین‌بار در ناسا توسعه یافت و کاربردهای آن در پروژه‌های فضایی مورد توجه قرار گرفت. این تکنولوژی پیشرفته هنوز هم در دنیا کمیاب است و حتی بسیاری از کشورهای پیشرفته توان تولید صنعتی آن را ندارند. در حال حاضر، تنها 7 تا 8 کشور در جهان موفق به صنعتی‌سازی این فناوری شده‌اند.

وی به تفاوت روش‌های تولید آیروژل اشاره کرد و گفت: آیروژل‌ها به دو روش دما پایین و دما بالا تولید می‌شوند. اگرچه تولید در دمای پایین از لحاظ ایمنی و سهولت بهتر است، اما مشکلاتی مانند انقباض و از دست دادن بخشی از خواص ماده هنگام حرارت دیدن دارد که در محصولات دنیا نیز گزارش شده است. در مقابل، محصولات شرکت پاکان آتیه نانودانش به روش دمای بالا تولید می‌شوند که از نظر کیفیت و پایداری عملکرد، برتری قابل توجهی دارند، هرچند این روش سخت‌تر و پیچیده‌تر است. علاوه بر این، درصد بارگیری یا لود مواد در فرآیند تولید آنها بسیار بیشتر از نمونه‌های آمریکایی است که به بهبود خواص نهایی محصول کمک می‌کند.

طاهر یوسفی امیری موسس و هیئت مدیره شرکت پاکان اتیه نانودانش در جمع خبرنگاران گفت: آیروژل یکی از پیشرفته‌ترین عایق‌های حرارتی است که با حذف مایع داخل ژل، ساختار آن بدون کوچک‌ترین تغییر یا فروپاشی حفظ می‌شود. این فرآیند مانند خشک کردن سیبی است که بدون کاهش حجم یا تغییر شکل، سبک و توخالی باقی می‌ماند. ساختار آیروژل دارای حفرات نانومتری است که اجازه عبور جریان هوا یا گاز را نمی‌دهد و به همین دلیل یکی از بهترین عایق‌های تجاری در جهان محسوب می‌شود.

یوسفی امیری ادامه داد: آیروژل خالص را می‌توان به صورت پودر به رنگ، گچ یا سیمان اضافه کرد که در صنایع مختلف اروپا و آمریکا کاربرد گسترده دارد. این محصول به ویژه در صنعت ساختمان که بزرگ‌ترین مصرف‌کننده انرژی است، می‌تواند نقش موثری در کاهش مصرف انرژی و حل مشکل ناترازی انرژی کشور داشته باشد.

او به محصول اصلی شرکتشان، بلنکت (پتو عایق آیروژل) اشاره کرد و افزود: در فرآیند تولید، محلول اولیه به ژل تبدیل شده و سپس داخل ساختار پتو نفوذ می‌کند تا کل حفرات آن پر شود. این محصول نسبت به عایق‌های معمولی مزایای فراوانی دارد؛ طول عمر بالایی دارد و به هیچ وجه رطوبت را جذب نمی‌کند، در حالی که جذب رطوبت یکی از عوامل اصلی کاهش کارایی عایق‌ها است.

موسس پاکان آتیه نانودانش در پایان خاطرنشان کرد: عایق‌های معمولی به مرور زمان دچار فرسودگی و تخریب می‌شوند، اما عایق‌های ما از نظر مکانیکی بسیار مقاوم هستند و مانند موکت قابل انعطاف‌اند. همچنین در صورت نیاز به بازکردن و تعمیر تجهیزات، می‌توان این عایق‌ها را مجدداً به راحتی استفاده کرد، بدون اینکه کارایی آنها کاهش یابد.