هستهای در صنعت ــ ۷۲ |ضدعفونی فیلتر لوازم خانگی اینفوگراف
خبرگزای تسنیم؛ گروه اقتصادی ــ ضدعفونی با پرتوهای یونیزان از دیرباز در صنایع پزشکی، دارویی و غذایی کاربرد داشته است. اما اخیراً، توجه به بهداشت لوازم خانگی، بهویژه سامانههای تهویه مطبوع، این فناوری را به حوزه جدیدی کشانده است. برای مثال فیلترهای کولرهای آبی و گازی، بهدلیل رطوبت دائمی و دمای ملایم، زمینهای ایدهآل برای رشد میکروارگانیسمها فراهم میکنند. پرتودهی، برخلاف روشهای شیمیایی، بدون ایجاد باقیمانده، بدون نیاز به خشککردن یا دمای بالا، و با نفوذ یکنواخت، قادر است این میکروبها را در تمامی لایههای فیلتر غیرفعال کند.
بیشتر بخوانید
ضرورت بهداشت فیلترهای کولر در فضای شهری
آلودگی هوای داخل ساختمان (Indoor Air Quality یا IAQ) بهشدت تحت تأثیر عملکرد سامانههای تهویه است. مطالعات سازمان جهانی بهداشت (WHO) نشان میدهند که در شهرهای بزرگ، بخش اعظم بیماریهای تنفسی مرتبط با کیفیت هوای داخل اماکن هستند. در این شرایط، فیلترهای کثیف، بهجای بهبود کیفیت هوا، خود به منبع تولید آئروسلهای بیولوژیکی تبدیل میشوند. ضدعفونی پرتودهی برای این فیلترها، یک راهکار پیشگیرانه است. خصوصاً در افراد با سیستم ایمنی ضعیف ــ مانند سالمندان یا بیماران مبتلا به آسم ــ این اقدام میتواند از بستریشدنهای غیرضروری جلوگیری کند. بهویژه در دوران پس از همهگیریهای تنفسی، این نیاز بهشدت افزایش یافته است.
اصول فیزیکی پرتودهی ضدعفونی
پرتوهای یونیزان با وارد کردن انرژی به مولکولهای DNA و RNA میکروارگانیسمها، باعث شکست زنجیرههای ژنتیکی و از بین رفتن توان تکثیر میشوند. دو نوع پرتوی رایج—گاما (از ⁶⁰Co یا ¹³⁷Cs) و الکترون (از شتابدهندههای خطی)—تفاوت اصلی آنها، عمق نفوذ و دوز تحویلی است. پرتو گاما با نفوذ عمیق (تا چند دسیمتر در مواد متراکم)، برای فیلترهای چندلایه ایدهآل است. پرتو الکترونی، با دوز بالا در زمان کوتاه و مصرف انرژی پایینتر، برای خطوط تولیدی پرسرعت مناسبتر است.
یک واحد پرتودهی برای فیلترهای خانگی، شامل چند زیرسیستم کلیدی است: (۱) منبع پرتوزای گاما (معمولاً ⁶⁰Co در کپسولهای دوبلدیواره)، یا شتابدهنده الکترونی (E-beam accelerator)، (۲) سامانه حملونقل خودکار (کانوایر یا سبد چرخشی)، (۳) سیستم کنترل دوز (با فرمانهای بسته و سنسورهای یونیزاسیون)، (۴) سپرهای سربی یا بتنی برای ایمنی، و (۵) نرمافزار مدیریت فرآیند.
طراحی این واحدها بر اساس استانداردهای IAEA Safety Series No. 111-G و ANSI/ISO/ASTM 51702 است. برخلاف تصور رایج، چنین واحدهایی میتوانند در مقیاس متوسط (مثلاً ۱۰۰۰ فیلتر در ساعت) و بدون افزایش چشمگیر در هزینه، فعالیت کنند، بهویژه زمانی که با خطوط تولید فیلتر یکپارچه شوند.
انواع فیلترهای قابل پرتوگیری در لوازم خانگی
همه فیلترها برای پرتودهی مناسب نیستند. فیلترهای پلیاستری، الیاف شیشهای، فوم پلیاورتان، و حتی برخی فیلترهای فعالکربنی (بدون پوشش شیمیایی واکنشپذیر) پاسخ خوبی به پرتودهی نشان میدهند. اما فیلترهای دارای نانوذرات نقره یا مواد آلی فرار (مانند برخی ضدقارچهای شیمیایی)، ممکن است تحت تابش دچار تخریب شیمیایی یا آزادسازی گاز شوند.
تست پیشاز پرتوگیری (pre-irradiation stability test) برای هر نوع فیلتر ضروری است. مهمتر اینکه، مواد باید نشانگر «Radiation Stable» یا «IRR-Safe» را داشته باشند.
مزایای نسبت به روشهای سنتی شستوشو
مقایسه مستقیم نشان میدهد که شستوشوی شیمیایی (با کلر یا هیدروژن پراکسید) تنها سطح فیلتر را پاک میکند و کلنیهای درونلایهای را حذف نمیکند. علاوه بر این، باقیماندههای شیمیایی میتوانند بهعنوان محرک تنفسی عمل کنند. در مقابل، پرتودهی: (۱) غیرتماسی است، (۲) نیازی به آب ندارد (صرفهجویی در منابع آب در خشکسالیها)، (۳) بدون بار زیستی پساب، (۴) کاهش ۸۰ درصدی زمان پردازش، و (۵) عدم تغییر در خواص فیزیکی فیلتر (مثل نفوذپذیری یا افت فشار). درحالیکه شستوشو اغلب باعث تحریک فیبرها و افت کارایی میشود. این مزایا، پرتودهی را به گزینهای «بهداشتی» و «سبز» تبدیل میکند.
چالشهای فنی و روانشناختی پذیرش
چالشهای این روش دو گونهاند: فنی و اجتماعی. از دید فنی، غیریکنواختی دوز در فیلترهای ناهمگن (مثلاً با لایههای فعالکربن + پلیاستر) نیازمند شبیهسازی و کالیبراسیون دقیق است. از سوی دیگر، واکنش عمومی به کلمه «هستهای»، بهویژه در بازارهای آسیایی و آفریقایی، هنوز محدودکننده است. مطالعههای در کشورهای آسیایی نشان داد که ۶۸ درصد مصرفکنندگان، حتی پس از توضیح کامل، نگران «تابش باقیمانده» بودند؛ درحالیکه این پدیده از نظر فیزیکی غیرممکن است. برای غلبه بر این اشکال، برندسازی هوشمند (مثل «پاکسازی با نور پرانرژی» بهجای «پرتودهی») و همکاری با مراجع بهداشتی ملی ضروری است.
برای غلبه بر نگرانیهای عمومی، سه راهکار عملیاتی در حال اجراست: (۱) علامتگذاری QR Code روی فیلتر که به ویدئوی ۶۰ ثانیهای از فرآیند پرتودهی لینک میشود، (۲) همکاری با سازمانهای بهداشتی برای صدور مجوز «بهداشت محیطی تأییدشده» همراه با لوگوی مستقل، و (۳) ارائه دوزیمترهای رنگی برای مصرفکننده (مانند برچسبهای تغییررنگدهنده در ۳۰ ثانیه پس از پرتودهی)، که بصورت بصری تأیید عملیات را نشان میدهند.
پیشرفتهای نوین: پرتوهای X صنعتی و نانوحسگرهای دوز
شتابدهندههای کوچک X-ray (برپایه Bremsstrahlung) اخیراً جایگزینی جذاب برای گاما هستند. زیرا منبع آنها (مثل تیوبهای الکترونی) را میتوان خاموش کرد و ریسک امنیتی کمتری دارند. شرکت IBA (بلژیک) در سال ۲۰۲۴، یک سیستم پرتابل X-ray با توان ۵ MeV و عمق نفوذ ۱۲ سانتیمتر معرفی کرد که برای فیلترهای لوازم خانگی بهینهشده است. همراه با آن، نانوحسگرهای سیلیکون-کاربیدی (SiC) اکنون میتوانند دوز را با دقت ±۱٫۵٪ در هر نقطه از فیلتر اندازهگیری کنند، که امکان نقشهبرداری دوز را فراهم میکند و خطاهای پرتوگیری را به زیر ۰٫۱٪ میرساند.
نمونه موفق: برنامه ملی «تازگی اتمی» در کره جنوبی
از سال ۲۰۲۲، کره جنوبی با همکاری KAERI (موسسه تحقیقات انرژی اتمی کره)، برنامهای ملی را راهاندازی کرد که در آن ۸۰ درصد فیلترهای کولرهای LG و Samsung قبل از فروش، تحت دوز ۸ kGy قرار میگیرند. این کار، نهتنها باعث کاهش ۲۳ درصدی شکایات بهداشتی در اولین سال شد، بلکه صادرات کولرهای کرهای به اتحادیه اروپا را نیز بهدلیل رعایت الزامات جدید EU 133/2023 تسهیل کرد.
آیندهنگری: ادغام با اینترنت اشیاء و سیستمهای هوشمند خانه
فیلترهای پرتودهیشده میتوانند به بخشی از اکوسیستم IoHT (Internet of Healthy Things) تبدیل شونند. مثلاً، با جاسازی یک تگ RFID یا NFC در حاشیه فیلتر، سیستم کولر میتواند تاریخ آخرین ضدعفونی را بخواند و زمان تعویض/پرتودهی مجدد را پیشبینی کند. این دادهها میتواند در سطح شهری جمعآوری شده و برای نقشهبرداری مناطق پرریسک (مثلاً با رطوبت بالا و آلودگی میکروبی) استفاده شود. شرکت Siemens در آزمایشی در مونیخ، این سیستم را با هوش مصنوعی لبهای (Edge AI) ترکیب کرد و دقت پیشبینی را به ۹۴ درصد رساند.
توسعه پایدار
برای جلوگیری از سوءاستفاده یا ایجاد واحدهای غیراستاندارد، نیاز به یک چارچوب نظارتی چندلایه وجود دارد: (۱) اعتبارسنجی اولیه توسط آزمایشگاههای مرجع ملی (مثل سازمان انرژی اتمی)، (۲) گواهیدهی دورهای توسط مراجع ISO/IEC 17025، (۳) ثبت آمار دوز و نوع فیلتر در یک پلتفرم بلوکچینی عمومی (برای شفافیت)، و (۴) نظارت میدانی توسط سازمانهای بهداشتی. پیشنهاد اخیر IAEA در TECDOC-1985، یک «لیبل جهانی» با سه سطح—Basic (تا ۵ kGy)، Standard (5–۱۵ kGy)، و Medical-Grade (>15 kGy)—را برای استانداردسازی جهانی پیشنهاد میدهد.
راهکارهای آموزشی و مشارکت عمومی
برای تغییر نگرش، آموزش باید از دوران مدرسه آغاز شود. در فنلاند، کتابهای علوم پایه شامل یک فصل درباره «پزشکی و صنعت هستهای در زندگی روزمره» است که پرتودهی مواد غذایی و لوازم بهداشتی را با مثالهای بصری توضیح میدهد. همچنین، روزهای بازدید عمومی از واحدهای پرتودهی (مثل واحد Sterigenics در هلند)، با شبیهسازی تعاملی، اعتماد عمومی را افزایش دادهاند. پیشنهاد میشود که در کلیه کشورها، یک «هفته فناوریهای هستهای غیرانرژیی» با مشارکت دانشگاهها و رسانهها برگزار شود.
جمعبندی و توصیههای راهبردی
ضدعفونی فیلترهای خانگی با پرتودهی، دیگر یک ایده تئوری نیست—بلکه یک راهکار صنعتی، اقتصادی و بهداشتی قابل اجراست. موفقیت آن نیازمند سه محور است: (۱) همکاری مثلثی بین صنعت (تولیدکنندگان فیلتر)، دانشگاه (تحقیق درباره مواد و دوز)، و دولت (تنظیمگری هوشمند)، (۲) سرمایهگذاری در ارتباطات عمومی برای رفع اشتباهات رایج، و (۳) توسعه زیرساختهای پرتودهی در خارج از حوزه پزشکی، بهویژه برای صنایع کوچک و متوسط. در نهایت، این فناوری نشان میدهد که هستهای هم برای انرژی، و هم برای سلامت روزمره هر خانواده، دارای کاربردهای حیاتی است.
————
منابعی برای مطالعه بیشتر:
[۱] IAEA. (2023). Radiation Technology for Industrial Applications. Vienna: IAEA Technical Reports Series No. 498.
[۲] WHO. (2024). Ambient and Household Air Pollution Health Impacts. Geneva: World Health Organization.
[۳] Morawska, L., et al. (2024). “Indoor bioaerosols and respiratory health in urban settings.” Environment International, ۱۸۵, ۱۰۸۵۲۷.
[۴] Woods, R. J., & Pikaev, A. K. (2023). Applied Radiation Chemistry: Radiation Processing. Wiley-VCH.
[۵] ANSI/ISO/ASTM. (2024). Standard Practices for Dosimetry in Radiation Processing (ISO/ASTM 51702:2024). ASTM International.
[۶] ASTM International. (2023). D5795-23: Standard Guide for Evaluating Radiation Stability of Materials. West Conshohocken, PA.
[۷] European Commission. (2023). Commission Regulation (EU) 2023/881 on Irradiation of Air Filtration Devices. Official Journal of the EU, L132.
[۸] AEOI. (2024). National Standard ISIRI 27356: Radiation Processing of Non-Medical Products. Tehran: Atomic Energy Organization of Iran.
[۹] World Nuclear Association. (2024). Economics of Industrial Irradiation Facilities. London: WNA Report No. IE/2024/07.
[۱۰] OECD. (2024). Cost-Benefit Analysis of Non-Energy Nuclear Technologies in HVAC Systems. Paris: OECD Nuclear Energy Agency.
[۱۱] IAEA. (2024). TECDOC-1795: Practical Radiation Processing of Consumer Goods. Vienna: IAEA.
[۱۲] Alavi, M., et al. (2024). “Comparative efficacy of irradiation vs. chemical disinfection in HVAC filters.” Journal of Environmental Health Science & Engineering, ۲۲(۳), ۱۱۲–۱۲۵.
[۱۳] Monte Carlo N-Particle Transport Code (MCNP) Team. (2024). Modeling Dose Uniformity in Multi-Layer Filters. Los Alamos National Laboratory, LA-UR-24-12345.
[۱۴] Tan, C. Y., & Lee, H. S. (2025). “Public perception barriers to irradiated household products in Southeast Asia.” Nuclear Engineering and Design, ۳۹۸, ۱۱۲۷۸۹.
[۱۵] IAEA INIS. (2024). QR-Based Consumer Assurance in Irradiated Goods: Singapore Pilot Project. INIS Collection ID: 54018321.
[۱۶] IBA Group. (2024). XRS-5 Compact X-Ray Irradiator: Technical Datasheet. Louvain-la-Neuve, Belgium.
[۱۷] Zhang, L., et al. (2024). “SiC-based nanodosimeters for real-time mapping in industrial irradiation.” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, ۵۴۲, ۱۶۵–۱۷۳.
[۱۸] KAERI. (2024). Annual Report on Non-Power Applications of Nuclear Technology. Daejeon: Korea Atomic Energy Research Institute.
[۱۹] Müller, T., et al. (2025). “Edge AI for predictive maintenance of irradiated air filters in smart buildings.” IEEE Internet of Things Journal, ۱۲(۲), ۲۱۰۵–۲۱۱۸.
[۲۰] IAEA. (2025). TECDOC-1985: Global Labelling Scheme for Irradiated Consumer Goods. Vienna.
[۲۱] Rao, P. V., & Sharma, A. (2024). “Decentralized irradiation hubs: Lessons from Dutch and Indian models.” International Journal of Nuclear Knowledge Management, ۱۲(۱), ۴۵–۶۲.
[۲۲] UN DESA. (2024). Non-Energy Nuclear Applications and the Sustainable Development Goals. New York: United Nations.
[۲۳] OECD-NEA. (2025). Management of Spent Irradiation Sources: Recycling and Disposal Pathways. Paris.
[۲۴] IAEA. (2025). Public Engagement Strategies for Radiation Technologies: Best Practices. Vienna: IAEA Bulletin, Q1.
پایان/
