Τι κοινό μπορεί να έχουν η ατμοσφαιρική ρύπανση με τα νέφη και τον κύκλο του νερού, η κλιματική αλλαγή με τη μετάδοση του κορωνοϊού και όλα αυτά με τη νανοτεχνολογία; Οσο ασύνδετα κι αν μοιάζουν, υπάρχει κάτι που τα συνδέει κι αυτό είναι τα αερολύματα ή πιο απλά τα αιωρούμενα μικροσωματίδια. «Τα αερολύματα είναι σύνολα στερεών ή υγρών σωματιδίων που διασπείρονται στον αέρα και τον χρησιμοποιούν σαν μέσο κίνησης. Η διάμετρός τους είναι εξαιρετικά μικρή, της τάξης του εκατομμυριοστού ή ακόμα και δισεκατομμυριοστού του μέτρου, με αποτέλεσμα να μην είναι βεβαίως ορατά με γυμνό μάτι, παρά μόνο με ισχυρά μικροσκόπια. Κι όμως, σε έναν θεωρητικά “καθαρό χώρο” όπου ζούμε κι εργαζόμαστε μπορεί να υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες σωματίδια ανά κυβικό εκατοστό», λέει στην «Κ» ο Νίκος Μιχαλόπουλος, διευθυντής του Ινστιτούτου Ερευνών Περιβάλλοντος του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.
Τα «μυστήρια» των αερολυμάτων θα φωτίσει το 11ο Διεθνές Συνέδριο Αερολυμάτων (IAC 2022), που διοργανώνεται από την Ελληνική Ενωση Επιστήμης Αερολυμάτων από 5 έως 9 Σεπτεμβρίου στο Μέγαρο Μουσικής Αθηνών. «Το συνέδριο πραγματοποιείται για πρώτη φορά στην Ελλάδα, με φυσική ή εξ αποστάσεως συμμετοχή 1.400 συνέδρων από 45 χώρες, εκ των οποίων 150 Ελληνες», λέει ο κ. Μιχαλόπουλος, πρόεδρος της οργανωτικής επιτροπής IAC 2022. «Η ελληνική κοινότητα αερολυμάτων είναι ιδιαίτερα δραστήρια, με σημαντικούς “πρεσβευτές” στο εξωτερικό», συμπληρώνει. Με τη βοήθειά τους πλοηγούμαστε στην ατζέντα του IAC 2022.
«Η σωματιδιακή ρύπανση παραμένει ένας σημαντικός παράγοντας υποβάθμισης της δημόσιας υγείας. Σύμφωνα με την έκθεση του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος το 2019, η χρόνια έκθεση σε αιωρούμενα σωματίδια με διάμετρο έως 2,5 μm είχε ως αποτέλεσμα 307.000 πρόωρους θανάτους στην Ε.Ε.», λένε στην «Κ» οι ερευνητές του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» δρ Κώστας Ελευθεριάδης και Λίλα Διαπούλη. Οι πηγές μπορεί να είναι ανθρωπογενείς, όπως ο καπνός των πυρκαγιών και οι εκπομπές από τη βιομηχανία και τα μέσα μεταφοράς ή φυσικές, όπως η ομίχλη.
«Στα αστικά κέντρα οι κάτοικοι περνούν το 80%-90% του χρόνου τους σε εσωτερικούς χώρους. Η ποιότητα αέρα αυτών των χώρων μπορεί να υποβαθμιστεί, τόσο από την εισροή ρύπων από την εξωτερική ατμόσφαιρα, όσο και από την παραγωγή σωματιδίων από τις δραστηριότητες μέσα στους ίδιους τους χώρους», αναφέρουν, ένα θέμα που αναμφίβολα αποκτά ιδιαίτερη σημασία ενόψει του χειμώνα και της καύσης βιομάζας. Ερευνητικά, «ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στα εισπνεύσιμα σωματίδια, τα οποία μπορούν να εισέλθουν στο αναπνευστικό μας σύστημα και φέρουν συχνά επικίνδυνα χημικά συστατικά». Επιδίωξη είναι «η συμβολή στην ανάπτυξη στοχευμένων περιοριστικών μέτρων, για τη βελτίωση του αστικού περιβάλλοντος και την προστασία της δημόσιας υγείας», τονίζουν οι ερευνητές του «Δημόκριτου».
Μια άλλη διάσταση δίνει ο καθηγητής Σπύρος Πανδής, από το Τμήμα Χημικών Μηχανικών Πανεπιστημίου Πατρών. «Τα ατμοσφαιρικά σωματίδια, ταυτόχρονα με τα προβλήματα υγείας που προκαλούν, αντανακλούν αλλά και απορροφούν το ηλιακό φως. Αυτά τα φαινόμενα τα αντιλαμβανόμαστε σε μέρες με έντονη ρύπανση σαν χαμηλή ορατότητα, συχνά λέγεται και αιθαλομίχλη. Το ίδιο συμβαίνει και στην κατακόρυφη διεύθυνση αλλάζοντας την ενεργειακή ισορροπία του πλανήτη και συνεισφέροντας στην κλιματική αλλαγή». Τα μαύρα σωματίδια άνθρακα συμβάλλουν στη θέρμανση του πλανήτη. «Τα περισσότερα όμως αιωρούμενα σωματίδια δεν είναι μαύρα, αντανακλούν το ηλιακό φως προς όλες τις κατευθύνσεις και ένα μέρος του γυρίζει πίσω στο Διάστημα. Οσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των σωματιδίων, τόσο περισσότερη η ηλιακή ενέργεια που χάνεται, ψύχοντας με αυτό τον τρόπο τη Γη. Ετσι, 60 εκατομμύρια χρόνια πριν, τα σωματίδια που δημιουργήθηκαν από την πρόσκρουση μετεωρίτη στη Γη, δημιούργησαν ένα “πέπλο” που οδήγησε στην εξαφάνιση των δεινοσαύρων. Το 1991 η έκρηξη του ηφαιστείου Πινατούμπο στις Φιλιππίνες οδήγησε σε μείωση της θερμοκρασίας της Γης κατά 1 βαθμό Κελσίου περίπου», εξηγεί ο κ. Πανδής.
Το 2019 η χρόνια έκθεση σε αιωρούμενα σωματίδια με διάμετρο έως 2,5 μm είχε ως αποτέλεσμα 307.000 πρόωρους θανάτους στην Ευρωπαϊκή Ενωση.
«Αντίθετα, τα αέρια του θερμοκηπίου έχουν παρόμοιες συγκεντρώσεις σε όλο τον πλανήτη και άρα η θέρμανση που προκαλούν είναι πιο ισοκατανεμημένη. Προσπαθούμε να καταλάβουμε αυτή την πολύπλοκη εικόνα και να βρούμε τις καλύτερες λύσεις που βελτιώνουν την ποιότητα του αέρα που αναπνέουμε περιορίζοντας ταυτόχρονα την κλιματική αλλαγή», συμπληρώνει ο καθηγητής.
Ο κύκλος του νερού
Πέρα από την άμεση επίδραση που έχουν τα σωματίδια στο ηλιακό φως, έχουν άλλη μία πολύ σημαντική λειτουργία, σημειώνει ο Αθανάσιος Νένες, καθηγητής στην Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης. «Παρέχουν τον “πυρήνα” πάνω στον οποίο δημιουργείται κάθε σταγόνα νερού και κρύσταλλου πάγου που υπάρχει στα νέφη». Οπως εξηγεί, «όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των σωματιδίων τόσο περισσότερη είναι η πιθανότητα να σχηματίζονται σύννεφα με παραπάνω νεφοσταγονίδια και παγοκρυστάλλους. Αυτά τα πιο “πυκνά” νέφη γενικά είναι και πιο “άσπρα”, και επομένως ανακλούν πιο έντονα το ηλιακό φως πίσω στο Διάστημα. Αυτό το φαινόμενο, μαζί με την άμεση ανάκλαση ηλιακού φωτός πίσω στο Διάστημα από τα ατμοσφαιρικά σωματίδια, είναι οι μόνες επιπτώσεις των δραστηριοτήτων του ανθρώπου που ψύχουν το κλίμα. Οι αλλαγές των νεφών επίσης επηρεάζουν τον κύκλο του νερού, το πού, πότε και πόσο θα βρέξει ή χιονίσει σε όλο τον πλανήτη, ακόμα και πού θα εκδηλωθούν ακραία καιρικά φαινόμενα», λέει ο κ. Νένες στην «Κ». Βεβαίως, «τα νέφη είναι ευμετάβλητα, εφήμερα και δύσκολο να καταμετρηθούν, με συνέπεια να μην ξέρουμε πώς θα εξελιχθεί το κλίμα στο μέλλον. Η επιστημονική κοινότητα καταβάλλει τεράστιες προσπάθειες για να βελτιώσει την κατάσταση με την αβεβαιότητα των κλιματικών μοντέλων».
«Στην αρχή της πανδημίας COVID-19, μία ομάδα επιστημόνων των αερολυμάτων, μεγάλος αριθμός των οποίων θα παρευρεθεί στο συνέδριο, έπεισε εθνικούς και διεθνείς οργανισμούς υγείας ότι ο κύριος τρόπος μετάδοσης του SARS-CoV-2 είναι αερογενής διαμέσου αναπνευστικών σταγονιδίων», λέει στην «Κ» ο Γιάννης Δροσινός, ερευνητής στο JRC στην Ισπρα της Ιταλίας. «Η συνεισφορά της επιστήμης των αερολυμάτων ήταν σημαντική στην αξιολόγηση παρεμβάσεων για τον περιορισμό της COVID-19. Συνεισέφερε στην απόφαση για την ελάχιστη φυσική απόσταση μεταξύ ατόμων και για την κατάλληλη χρήση της μάσκας, ως εξαιρετικά αποτελεσματικά μέτρα για τη σημαντική μείωση εκπομπών από φορείς του ιού. Η διαχείριση της ποιότητας αέρα σε εσωτερικούς χώρους με τον συχνό εξαερισμό (π.χ. άνοιγμα παραθύρων) και, όταν αυτός δεν είναι δυνατός, τη χρήση συστημάτων εξαερισμού και μηχανημάτων απομάκρυνσης σωματιδίων του αερολύματος (π.χ. με φορητούς καθαριστές αέρα) μπορεί να προκαλέσει σημαντική μείωση του ιικού φορτίου», τονίζει ο κ. Δροσινός, προαναγγέλλοντας σημαντικές ανακοινώσεις στο συνέδριο στις 7 Σεπτεμβρίου.
Η σύνθεση νανοσωματιδίων, σωματιδίων με διάμετρο μικρότερη των 100 nm, για την ανάπτυξη προϊόντων, βασίζεται σε τεχνολογίες αερολυμάτων, σημειώνουν οι ερευνήτριες στο Εθνικό Κέντρο Ερευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης Γεωργία Καστρινάκη και Ελένη Παπαϊωάννου. «Από τις πρώτες εφαρμογές με μεγάλο εμπορικό ενδιαφέρον υπήρξε η παραγωγή ενισχυμένων ελαστικών οχημάτων με νανοσωματίδια μαύρου άνθρακα, με βελτιστοποιημένες μηχανικές ιδιότητες. Επίσης, έχει γίνει επανάσταση στους τομείς των χρωμάτων, των καταλυτών, της σταθεροποίησης των αιωρημάτων καθώς και των αντηλιακών». Οπως προαναγγέλλουν, στο IAC 2022 θα παρουσιαστούν οι νεότερες εξελίξεις σε περιβαλλοντικούς και ενεργειακούς τομείς αιχμής όπου βρίσκουν εφαρμογή νανοϋλικά παραγόμενα από αερολυματικές τεχνικές, όπως μπαταρίες ιόντων μετάλλου, κελιά καυσίμου, αισθητήρες και φωτοκαταλύτες, συμβάλλοντας ενεργά στις τεχνολογίες του μέλλοντος.