محققان نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق شدند با استفاده از روشی ساده و سازگار با محیط زیست نانوذرات پروتئینی از پر مرغ تولید کنند. از این محصول می‌توان به عنوان جاذب، جهت رفع آلودگی‌ها از پساب‌های صنعتی و در تولید نانوکامپوزیت‌های پلیمری مورد استفاده در صنایع مختلف نساجی، اتومبیل‌سازی و عمرانی استفاده کرد.
به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) پر، یکی از محصولات جانبی مهم در صنایع مرغداری است. علی‌رغم اهمیت کراتین موجود در پر، مقدار قابل توجهی از این محصول با سوزاندن و یا دفن کردن از بین می‌رود. در صورتی که می‌توان از این پرها به عنوان یک منبع پروتئینی ارزان، پربازده و کارآمد استفاده نمود. امروزه محققان در صدد یافتن روش‌های جدید برای بازیافت و تبدیل پر به محصولاتی با ارزش افزوده بالا هستند. در این کار تحقیقاتی، با استفاده از یک فرایند سازگار با محیط زیست، نانوذراتی از پر مرغ تهیه شده است که کاربردهای متعددی دارد.
بر اساس نتایج به‌دست آمده، نانوذرات تهیه شده تمامی ویژگی‌های پر، شامل خواص فیزیکی، شیمیایی و یا حرارتی را در خود حفظ کرده است.. نتایج این طرح همچنین در قالب یک اختراع، تحت عنوان «تولید نانوذرات از پر مرغ» با شماره 79086 به ثبت رسیده است.
دکتر نیلوفر اصلاحی، دانش‌آموخته مهندسی نساجی از دانشگاه امیرکبیر، در خصوص برتری این روش نسبت به سایر روش‌های متداول ابراز کرد: «در این طرح، از روش آبکافت آنزیمی و امواج فراصوت(اولتراسونیک) برای تهیه نانوذرات از پر مرغ استفاده نمودیم. این روش به دلیل کاهش مصرف انرژی، هزینه و کاهش آلودگی‌های زیست محیطی به طور قابل ملاحظه‌ای از سایر روش‌ها نظیر آسیاب مکانیکی، برتری دارد. مزیت دیگر روش پیشنهادی نسبت به سایر روش‌های ارایه شده جهت تولید نانوذرات، توانایی حفظ خصوصیات اصلی کراتین موجود در پر، بدون تخریب خواص و ریزساختار آن است».
وی در ادامه افزود: «الیاف طبیعی، دارای استحکام، ازدیاد طول و انرژی تخریب بالایی هستند و به آسانی با استفاده از ماشین‌های مکانیکی و دستگاه‌های آسیاب معمولی، به ذرات ظریف خرد نمی‌شوند. از طرفی استفاده از این ماشین‌ها نیاز به مصرف انرژی بالایی داشته و استهلاک زیادی دارند. برای رسیدن به نانوذرات پروتئینی، روش‌های مکانیکی مختلف نظیر آسیاب‌کردن بکار گرفته شده است. همچنین جهت افزایش کارایی این روش‌ها، الیاف را قبل از اعمال روش‌های مکانیکی با مواد شیمیایی ترکیب کرده‌اند. از آنجایی که عمده این مواد شیمیایی برای محیط زیست و انسان خطرناک و سمی هستند، استفاده از روش‌های جایگزین و سازگار با محیط زیست امری ضروری است. برای رفع این معایب، در این کار تحقیقاتی به منظور تهیه نانوذرات از پر، از روش آبکافت آنزیمی به همراه امواج فراصوت استفاده شده است. امواج فراصوت با تشکیل حباب و ایجاد حرارت، سبب تخریب و فرسایش سطح لیف و تولید نانوذرات می‌شوند».
بر مبنای نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی، آنزیم به درون لیف نفوذ کرده و با تخریب قسمت‌های غیرکراتینی لیف، سبب فیبریله شدن و در نتیجه جدا شدن میکروفیبریل‌ها از هم شده است. نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز نشان داده است که پس از آبکافت آنزیمی و اعمال امواج فراصوت، تغییرات چشمگیری در ساختار شیمیایی الیاف پروتئینی ایجاد نشده است. همچنین درصد بلورینگی نیز در اثر استفاده از روش آبکافت آنزیمی و امواج فراصوت با تخریب قسمت‌های آمورف الیاف افزایش یافته است. نتایج حاصل از آزمون حرارتی نیز نمایانگر پایداری حرارتی بالاتر نانوذرات در مقایسه با الیاف اولیه است. در نتیجه می‌توان از طریق یک فرایند سازگار با محیط زیست از پر مرغ، نانوذرات تولید نمود و در کاربردهای مختلف از جمله تولید کامپوزیت‌ها استفاده نمود.
نتایج این کار تحقیقاتی که حاصل همکاری دکتر فاطمه داداشیان، دکتر ناهید همتی نژاد و دکتر محمد ربیعی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و دکتر نیلوفر اصلاحی است، در مجله Particulate Science & Technology (جلد 384، شماره 3، ماه مارس، سال 2014، سال 242 تا 250) چاپ شده است.
بر اساس نتایج به‌دست آمده، نانوذرات تهیه شده تمامی ویژگی‌های پر، شامل خواص فیزیکی، شیمیایی و یا حرارتی را در خود حفظ کرده است.. نتایج این طرح همچنین در قالب یک اختراع، تحت عنوان «تولید نانوذرات از پر مرغ» با شماره 79086 به ثبت رسیده است.
دکتر نیلوفر اصلاحی، دانش‌آموخته مهندسی نساجی از دانشگاه امیرکبیر، در خصوص برتری این روش نسبت به سایر روش‌های متداول ابراز کرد: «در این طرح، از روش آبکافت آنزیمی و امواج فراصوت(اولتراسونیک) برای تهیه نانوذرات از پر مرغ استفاده نمودیم. این روش به دلیل کاهش مصرف انرژی، هزینه و کاهش آلودگی‌های زیست محیطی به طور قابل ملاحظه‌ای از سایر روش‌ها نظیر آسیاب مکانیکی، برتری دارد. مزیت دیگر روش پیشنهادی نسبت به سایر روش‌های ارایه شده جهت تولید نانوذرات، توانایی حفظ خصوصیات اصلی کراتین موجود در پر، بدون تخریب خواص و ریزساختار آن است».
وی در ادامه افزود: «الیاف طبیعی، دارای استحکام، ازدیاد طول و انرژی تخریب بالایی هستند و به آسانی با استفاده از ماشین‌های مکانیکی و دستگاه‌های آسیاب معمولی، به ذرات ظریف خرد نمی‌شوند. از طرفی استفاده از این ماشین‌ها نیاز به مصرف انرژی بالایی داشته و استهلاک زیادی دارند. برای رسیدن به نانوذرات پروتئینی، روش‌های مکانیکی مختلف نظیر آسیاب‌کردن بکار گرفته شده است. همچنین جهت افزایش کارایی این روش‌ها، الیاف را قبل از اعمال روش‌های مکانیکی با مواد شیمیایی ترکیب کرده‌اند. از آنجایی که عمده این مواد شیمیایی برای محیط زیست و انسان خطرناک و سمی هستند، استفاده از روش‌های جایگزین و سازگار با محیط زیست امری ضروری است. برای رفع این معایب، در این کار تحقیقاتی به منظور تهیه نانوذرات از پر، از روش آبکافت آنزیمی به همراه امواج فراصوت استفاده شده است. امواج فراصوت با تشکیل حباب و ایجاد حرارت، سبب تخریب و فرسایش سطح لیف و تولید نانوذرات می‌شوند».
بر مبنای نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ الکترونی، آنزیم به درون لیف نفوذ کرده و با تخریب قسمت‌های غیرکراتینی لیف، سبب فیبریله شدن و در نتیجه جدا شدن میکروفیبریل‌ها از هم شده است. نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز نشان داده است که پس از آبکافت آنزیمی و اعمال امواج فراصوت، تغییرات چشمگیری در ساختار شیمیایی الیاف پروتئینی ایجاد نشده است. همچنین درصد بلورینگی نیز در اثر استفاده از روش آبکافت آنزیمی و امواج فراصوت با تخریب قسمت‌های آمورف الیاف افزایش یافته است. نتایج حاصل از آزمون حرارتی نیز نمایانگر پایداری حرارتی بالاتر نانوذرات در مقایسه با الیاف اولیه است. در نتیجه می‌توان از طریق یک فرایند سازگار با محیط زیست از پر مرغ، نانوذرات تولید نمود و در کاربردهای مختلف از جمله تولید کامپوزیت‌ها استفاده نمود.
نتایج این کار تحقیقاتی که حاصل همکاری دکتر فاطمه داداشیان، دکتر ناهید همتی نژاد و دکتر محمد ربیعی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و دکتر نیلوفر اصلاحی است، در مجله Particulate Science & Technology (جلد 384، شماره 3، ماه مارس، سال 2014، سال 242 تا 250) چاپ شده است.
