● فناوری‌نانولوله‌های کربنی
▪ غشاهای نانولوله‌‌ای
نانولوله‌های کربنی می‌توانند برای تشکیل غشاهایی با تخلخل نانومتری و دارای قابلیت جداسازی آلودگی‌ها، به طور یکنواخت هم‌راستا شوند. تخلخل‌های نانومتری نانولوله‌ها این فیلترها را از دیگر فناوری‌های فیلتراسیون بسیار انتخاب‌پذیرتر نموده است. همچنین نانولوله‌های کربنی دارای سطح ویژه بسیار بالا، نفوذپذیری زیاد و پایداری حرارتی و مکانیکی خوبی هستند. اگر چه چندین روش برای سنتز نانولوله‌های کربنی استفاده شده است، غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند به وسیله پوشش‌دهی یک ویفر سیلیکونی با نانوذرات فلزی به عنوان کاتالیست، که موجب رشد عمودی و فشردگی بسیار زیاد نانولوله‌های کربنی می‌شود، سنتز شوند و پس از آن برای افزایش پایداری، فضای بین‌ نانولوله‌های کربنی را با مواد سرامیکی پر نمود.
▪ حذف آلودگی‌ها
مطالعات آزمایشگاهی نشان می‌دهد که غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند تقریباً همه انواع آلودگی‌های آب را حذف کنند؛ این آلودگی شامل باکتری، ویروس، ترکیبات آلی و تیرگی است. همچنین این غشاها نویدی برای فرایند نمک‌زدایی و گزینه‌ای برای غشاهای اسمز معکوس هستند.
▪ مقدار تصفیه آب
اگر چه تخلخل نانولوله‌های کربنی به طور قابل توجهی کوچک است، غشاهای نانولوله‌ای نشان داده‌اند که به خاطر سطح داخلی صاف نانولوله‌ها، شدت جریان بیشتر یا یکسانی نسبت به تخلخل‌های بسیار بزرگ‌تر دارند.
▪ هزینه
با توسعه روش‌های جدید و بسیار مؤثر برای تولید نانولوله‌های کربنی، هزینه تولید غشاهای نانولوله‌‌ای به طور پیوسته کاهش می‌یابد. بر اساس پیش‌بینی‌ برخی منابع، به دلیل کاهش قیمت نانولوله‌های کربنی، غشاهای نانولوله‌ای بسیار ارزان‌تر از سایر غشاهای فیلتراسیون، غشاهای اسمز معکسوس، سرامیک و غشاهای پلیمری خواهد شد. از آن جا که نانولوله‌های کربنی شدت جریان بالایی را نشان می‌دهند، فشار مورد نیاز برای انتقال آب نسبت به فرایند نمک‌زدایی با اسمز معکوس، کاهش می‌یابد و به دلیل این ذخیره انرژی، نمک‌زدایی با استفاده از فیلترهای نانولوله‌ای بسیار ارزان‌تر از اسمز معکوس خواهد بود. انتظار می‌رود غشاهای نانولوله‌ای بسیار بادوام‌تر از غشاهای متداول باشند و استفاده مجدد از آنها بازدهی فیلتراسیون را کاهش ندهد.
▪ روش مصرف
غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند در گزینه‌های مشابهی به عنوان غشاهای میکروفیلتراسیون و اولترا فیلتراسیون استفاده شوند. مطالعات نشان می‌دهد که این مواد بادوام و در برابر گرما مقاومند و تمیز کردن و استفاده مجدد از آنها ساده است و با استفاده از فرایند اولتراسونیک و اتوکلاو درC ْ۱۲۱ در مدت ۳۰ دقیقه تمیز می‌شوند.
▪ توضیحات تکمیلی
انتظار می‌رود در پنج الی ده سال آینده، شاهد ورود غشاهای نانولوله‌ای نمک‌زا به بازار باشیم. اخیراً محققان برای غلبه بر چالش‌های مرتبط با افزایش مقیاس فناوری، فعالیت‌های تازه‌ای را مدنظر قرار داده‌اند.
● نانوغربال‌ها
آزمایشگاه‌های سلدن (Seldon)، چندین طرح مبتنی بر فیلترهای نانوغربال را توسعه داده‌اند. نانوغربال از نانولوله‌های کربنی جفت‌ شده با یکدیگر تشکیل می‌شود که روی یک زیرلایه متخلخل و منعطف قرار گرفته‌اند. و می‌توان برای تشکیل فیلترهای شبه‌کاغذی، آنها را روی یک زیرلایه صاف و یا لوله‌ای قرار داد، با این کار توانایی پیچیده شده شدن به اطراف هر ساختار استوانه‌ای متداول و یا هر ساختار دیگری را به دست می‌آورند، همچنین برای افزایش سطح فیلتر می‌توان نانوغربال‌های مسطح را تا زد. اخیراً در آزمایشگاه‌های مذکور چندین نمونه فیلتر قابل حمل مبتنی بر این فناوری، برای خالص‌سازی آب ساخته شده‌اند؛ این فیلترها در اندازه قلم بوده و تحت عنوان ابزارهای فیلتراسیون نی‌مانند به نام water stick معروف هستند.
▪ حذف آلودگی‌ها
از نانوغربال‌ها می‌توان در حذف گستره وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی و یا مواد زیستی استفاده کرد. این فیلتر می‌تواند از چندین لایه نانولوله‌ کربنی ساخته شود که هر لایه قابلیت حذف نوع متفاوتی از ترکیبات را دارد. نانوغربال‌های مورد استفاده در Water stick توانایی حذف بیش از ۹۹/۹۹ درصد از باکتری‌ها، ویروس‌ها، کیست‌ها، میکروب‌ها، کپک‌ها، انگل‌ها، و همچنین کاهش قابل توجه آرسنیک و سرب را دارند. نانوغربال‌های چند عملکردی نیز مانند ترکیبات معدنی اعم از فلزات سنگین، کودها، فاضلاب‌های صنعتی و دیگر مواد می‌توانند ترکیبات آلی از قبیل Pesticideها و herbicideها را حذف نمایند. همچنین می‌توان فیلتر را با یک لایه ضدباکتری برای جلوگیری از تشکیل فیلم بیولوژیکی پوشاند. در حال حاضر آزمایشگاه‌های سلدن مشغول ارتقای این فناوری برای استفاده از آن در نمک‌زدایی از آب دریا هستند.
▪ مقدار تصفیه آب
نانوغربال‌ها در مقایسه با دیگر ابزارهای فیلتراسیون که دارای همان اندازه تخلخل هستند، به دلیل خواص انتقال جرم سریع نانولوله‌ها، بدون استفاده از فشار، شدت جریان مناسبی را تأمین می‌کنند. در یک فیلتر نمونه با قطر پنج سانتی‌متر شدت جریان شش لیتر بر ساعت مشاهده شده است. همچنین water stick برای تصفیه یک لیتر آب آلوده در ۹۰ ثانیه طراحی شده است. این فیلتر، در طول عمر مفیدش ۲۰۰ تا۳۰۰ لیتر آب تولید می‌کند؛ اگر چه این مقدار می‌تواند با تغییرات پیش از فیلتراسیون افزایش داده شود.
▪ هزینه
آزمایشگاه‌ سازنده برای قیمت‌گذاری water stick یک طرح رقابتی را با دیگر فناوری‌های مشابه در نظر دارد، تا این فناوری برای مردم کشورهای در حال توسعه قابل استفاده باشد.
▪ روش مصرف
Water stick که شبیه نی نوشیدنی طراحی شده آب تمیز آشامیدنی تولید می‌کند. اخیراً نمونه‌ای از Water stick به گونه‌ای طراحی شده است که می‌توان وسیله‌ای با فیلتر قابل تعویض را طراحی کرد. علاوه بر این هنگامی که عمر مفید این فیلتر به پایان می‌رسد، به طور اتوماتیک جریان را متوقف می‌‌کند. نانوغربال‌ها توان ترکیب با دیگر ابزارهای فیلتراسیون را دارند.
▪ توضیحات تکمیلی
آزمایشگاه‌های سلدن، سیستم تولیدی را برای تولید نانوغربال‌ها توسعه داده‌اند؛ این سیستم دارای صرفه اقتصادی، ظرفیت تولید ۲۷۶ متر مربع بر ماه است که هر متر مربع برای ۳۹۶ فیلتر کافی است. در حال حاضر پزشکان آفریقایی نمونه‌ای از water stick را مورد استفاده قرار داده‌اند.
● روش‌های دیگر نانوفیلتراسیون
▪ فیلتر آلومینای نانولیفی
شرکت Argonide فناوری جاذب‌های نانولیفی را به صورت کارتریج فیلترهای نانوسرام عرضه کرده است. این جاذب‌ها از نانوالیاف آلومینا با بار مثبت روی زیرلایه شیشه‌ای تشکیل شده‌اند. نانوالیاف آلومینا سطح بیشتری نسبت به الیاف متداول داشته و بار مثبت بالایی دارند که باعث جذب سریع‌تر آلودگی‌‌های باردار منفی از قبیل ویروس‌ها، باکتری‌ها و کلوئیدهای آلی و غیرآلی می‌شود.
▪ حذف آلودگی‌ها
فیلترهای نانوسرام بیش از ۹۹/۹۹ درصد ویروس‌ها، باکتری‌ها، انگل‌ها، ترکیبات آلی طبیعی، DNA و کدری را حذف می‌کند، همچنین دارای قابلیت جذب ۹/۹۹ درصد از نمک‌ها، مواد رادیواکتیو و فلزات سنگین از قبیل کروم، آرسنیک و سرب را هستند، حتی اگر ذرات، نانومقیاس و یا حل شده باشند. فیلترهای نانوسرام در PH بین پنج تا ۹ بهتر عمل می‌کنند.
▪ مقدار تصفیه آب
شدت جریان فیلترهای نانوسرام بدون استفاده از فشار حدود یک تا ۵/۱ لیتر بر ساعت، به ازای هر سانتی‌متر مربع از فیلتر است. حداکثر فشار چهار bar می‌تواند به فیلتر اعمال شود که منجر به شدت جریان ۹ تا ده لیتر بر ساعت به ازای هر سانتی‌متر مربع از فیلتر خواهد شد. کارتریج فیلترهای نانوسرام دارای یک طراحی تاخورده است که سطح آنها را افزایش می‌دهد. همچنین طبق گزارش فیلتر به طور متوسط مقاومت عملکردی بالایی نسبت به غشاهای بسیار متخلخل دارد.
▪ هزینه
شرکت آرگوناید (Argonide) هزینه تولید فیلترهای نانوسرام را ارزان اعلام کرده است؛ چرا که آنها می‌توانند با استفاده از فناوری کاغذسازی تولید شوند. در حال حاضر هر متر مربع فیلتر ده دلار هزینه برمی‌دارد، که ممکن است این مقدار به سه دلار برسد. کار تریج فیلترها به ازای ۲۰-۲۰۰ فیلتر، وابسته به قطر آنها در حدود ۳۷ دلار هزینه دارند. صفحات فیلتر می‌توانند با قرار گرفتن در اطراف لوله‌های فلزی، بین دو فیلتر متداول و یا در یک نگهدارنده مجزا، هزینه نهایی فیلتر را کاهش دهند. فیلترهای نانوسرام به جای جمع‌آوری ذرات بسیار ریز بر روی سطح، آنها را جذب می‌کنند؛ بنابراین نسبتاً عمر مفید و طولانی‌تری دارند.
▪ روش مصرف
مطابق با توصیه‌های شرکت آرگوناید، فیلترهای نانوسرام به تصفیه‌های پیشین و یا پسین، تمیز کردن، شارژ مجدد فیلتر و یا از بین بردن مواد زاید خطرناک نیاز ندارند. این فیلترها به طور همزمان ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی را بدون استفاده از مواد گندزدای شیمیایی و یا مواد منعقدکننده، حتی در آب‌های شور بسیار کدر حذف می‌کنند.
▪ توضیحات تکمیلی
به گفته شرکت آرگوناید، فیلترهای نانوسرام می‌توانند پودرهای بسیار ریز فلزی حذف شده را برای کاربردهای صنعتی بازیافت کنند.
● نانوالیاف جاذب جریان
شرکت KX طرحی از فیلترهای جاذب جریان شامل نانوالیاف را با هدف استفاده در کشورهای در حال توسعه بهره‌برداری کرده است. فیلتر شامل یک لایه پیش فیلتراسیون برای حذف چرک‌ها، یک لایه جاذب برای حذف آلودگی‌های شیمیایی و یک لایه نانوالیاف برای حذف آلودگی‌ها و ذرات کلوئیدی است. نانوالیاف از چندین پلیمر آب‌دوست، رزین‌ها، سرامیک‌ها، سلولز، آلومینا و دیگر مواد ساخته می‌شوند. این فناوری در مقیاس‌های خانگی و شهری قابل دسترسی است.
▪ حذف آلودگی‌ها
طبق گزارش‌ها، فیلترهای سطح فعال بیش از ۹۹ درصد از باکتری‌ها، ‌ویروس‌ها، انگل‌ها، آلودگی‌های آلی و دیگر آلودگی‌های شیمیایی را حذف می‌کنند.
▪ مقدار تصفیه آب
طبق اعلام شرکت‌ سازنده، مقیاس خانگی فیلترهای سطح فعال می‌تواند به ازای هر فیلتر۳۷۵ لیتر آب را با سرعت چهار تا شش لیتر بر ساعت تولید کند. در مقیاس روستایی بیش از ۷۵۰۰ لیتر بر روز با سرعت ۶/۵ لیتر بر دقیقه تولید می‌کند. در مقیاس روستایی هر فیلتر برای بیش از ۹۵ هزار لیتر آب مؤثر است.
▪ هزینه
انتظار می‌رود فیلترهای خانگی شش تا۱۱ دلار فروخته شوند و فیلترهای جایگزین برای آنها ۸/۰تا۹/۰ دلار هزینه دربر خواهد داشت؛ یعنی ۰۰۲/۰ دلار به ازای هر لیتر آب. همچنین فیلترهای روستایی بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ دلار هزینه خواهند داشت که تقریباً ۰۰۰۳/۰ دلار به ازای هر لیتر است.
▪ روش مصرف
طراحی فیلترهای سطح فعال به گونه‌ای است که بدون استفاده از تجهیزات وسیع، یا نگهدارنده به‌آسانی قابل استفاده باشند.
● سرامیک‌های نانو‌حفره‌ای، کِلِی‌ها و دیگر جاذب‌ها
▪ غشای سرامیکی نانوحفره‌ای
شرکت آلمانی AG Nanovation، طرحی از فیلترهای سرامیکی نانوحفره‌ای را تحت عنوان Nano pore و سیستم‌های فیلتراسیون غشایی را با مقیاس‌های متنوعی عرضه نموده است. فیلترهای غشایی Nano pore از نانوپودرهای سرامیکی روی مواد پایه از قبیل آلومینا تشکیل شده‌اند و در اندازه‌های متفاوت و در دو شکل لوله‌ای و مسطح موجود هستند. این محصولات با استفاده از نانوپودرهای سرامیکی شرکت و تحت فرایندهای پیوسته تولید می‌شوند.
▪ حذف آلودگی‌ها
طبق ادعای شرکت سازنده، فیلترهای غشایی Nanopore باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها به طور مؤثر از آب حذف می‌کنند. علاوه بر این آزمایش‌های کیفی آب، Coliformها، fecal coliformها، Salmonella یا streptococci را در آب تصفیه شده نشان نمی‌دهند.
▪ مقدار تصفیه آب
مقدار آب تولیدی وابسته به اندازه و شکل فیلتر و کیفیت آب تصفیه شده است. یک واحد فیلتراسیون با ابعاد cm ۱۵× ۶۰×۱۲۰ سطحی معادل با ۲ m ۱۱ ایجاد کرده، می‌تواند ۸ هزار لیتر آب آلوده را در روز تصفیه کند.
▪ هزینه
‌تولید سیستم‌های فیلتراسیون غشایی بر مبنای pore Nano با فرایندهای پیوسته که همزمان تمامی لایه‌های فیلتر مونتاژ می‌شوند، ارزان است؛ هنگامی که تمامی هزینه‌های فیلتراسیون که شامل حفظ، ‌جایگزینی فیلترها، تمیز کردن عوامل و هزینه‌های عملیاتی است، با مواردی از قبیل عمر طولانی‌تر فیلتر، پایداری بیشتر و تمیز کردن کمتر همراه شوند، هزینه این فیلترها با فیلترهای پلیمری قابل رقابت می‌گردد.
▪ روش مصرف
فیلترهای غشایی Nano pore با توجه به خواص ضدرسوبی بسیار شدید خود نیاز به تمیزسازی مکرر ندارند. همچنین می‌تواند به جای پاکسازی شیمیایی با بخار استرلیزه شود. غشاهای Nano pore نسبت به آلودگی‌های قارچی و باکتریایی، اصطکاک، اسید و بازهای غلیظ شده، دمای بالا و اکسیداسیون مقاوم هستند.

● تک‌لایه‌های خودآرا روی پایه‌های مزوپروس (SAMMS)
آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث وست (PNNL) تک‌لایه‌های خود آرا روی پایه‌های مزوپروس را توسعه داده است. این فناوری از مواد سرامیکی یا شیشه‌ای با تخلخل نانومتری شکل گرفته است؛ به طوری که تک‌لایه‌ای از مولکول‌ها می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. تک‌لایه و لایه مزوپروس، قابلیت برنامه‌ریزی شدن برای حذف آلودگی‌های خاصی را دارند. SAMMS نسبت به بسیاری از غشاها و فناوری‌های جاذب دیگر، جذب سریع‌تر، ظرفیت بالاتر و انتخاب‌پذیری بهتری را از خود نشان داده است. SAMMS برای حذف آلودگی‌های فلزی از آب آشامیدنی، آب‌های زیرزمینی و فاضلاب‌های صنعتی طراحی شده است.
▪ حذف آلودگی‌ها
PNNL مدعی است که SAMMS ۹/۹۹ درصد از جیوه، سرب، ‌کروم، آرسنیک، ‌کادمیم، فلزات پرتوزا و دیگر سموم فلزی را جذب می‌کند. همچنین طبق گزارش‌ها، SAMMS می‌تواند برای حذف فلزات خاصی برنامه‌ریزی شود؛ ولی برخی فلزات از قبیل کلسیم، منیزیم و روی را حذف نمی‌کند. SAMMS برای حذف آلودگی‌های زیستی، یا آلی مؤثر نیست.
▪ مقدار تصفیه آب
از SAMMS می‌توان در گستره وسیعی از کاربردها از تصفیه آب مصرفی گرفته تا تصفیه فاضلاب‌های صنعتی، استفاده کرد. این فیلترها سطح ویژه‌ای در حدود ۶۰۰ تا هزار متر مربع به ازای هر گرم دارند. تولید هر کیلوگرم SAMMS، ۱۵۰ دلار هزینه دارد که با نمونه‌ای از رزین تعویض یونی با هزینه ۴۲ دلار و کربن فعال با هزینه ۷۸/۱ دلار به ازای هر کیلوگرم قابل مقایسه است. همچنین برای حذف یک کیلوگرم جیوه، ۱۳ کیلوگرم SAMMS مورد نیاز است و در مقابل، ۱۵۴ کیلوگرم رزین تعویض یونی و ۴۰ هزار کیلوگرم کربن فعال مورد نیاز خواهد بود.
▪ روش مصرف
SAMMS به پودری شکل و اکسترود شده است که می‌تواند برای فیلترهای تعویض یونی مناسب باشد. این فیلترها گاهی اوقات به منظور حذف آلودگی‌های جذب شده با یک محلول اسیدی احیا می‌شوند. آلودگی‌های ایجاد شده از احیای SAMMS طبق استانداردهای سازمان حفظ محیط زیست آمریکا غیرسمی بوده، می‌توانند به عنوان یک آلودگی متداول تصفیه شوند.
● Arsenx
Arsenx، یک رزین جاذب متشکل از نانوذرات اکسید آهن آب دار روی یک زیرلایه پلیمری است و برای حذف آرسنیک و دیگر آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌رود. نانوذرات، سطح ویژه بالا، ظرفیت بیشتر و سینتیک جذب سریع‌تری فراهم می‌نماید. Arsenx می‌تواند برای کاربردهای مصرفی کوچک و یا استفاده‌های صنعتی و شهری بزرگ طراحی شود، همچنین در و نیز در ابزارهای طراحی شده برای رزین‌های تعویض یونی مورد استفاده قرار گیرد.
▪ حذف آلودگی‌ها
Arsenx موادی از قبیل آرسینک، وانادیم، اورانیوم، کروم، آنتیموان و مولیبدن را حذف و سولفات‌ها، کربنات‌ها، فلوریدها، کلریدها، سدیم، منیزیم و یا آلودگی‌های زیستی را حذف نمی‌کند.
▪ مقدار تصفیه آب
شدت جریان عبوری آن بسیار وابسته به نوع ابزاری است که Arsenx استفاده می‌کند. بدون در نظر گرفتن طراحی سیستم، برای تماس بین Arsenx و آب ۵/۲ تا سه دقیقه زمان نیاز است. هر گرم Arsenx حدوداً ۳۸ میلی‌گرم آرسنیک را نگه می‌دارد.
▪ هزینه
شرکت Solmetex اشاره می‌کند که با توجه به کم شدن ظرفیت Arsenx در طول احیاء، می‌تواند نسبت به جاذب‌های دیگر در طی حیاتش هزینه کمتری داشته باشد. هزینه اولیه سیستم وابسته به طراحی‌های متفاوت آن است، اما به طور متداول از ۰۷/۰ تا ۲/۰دلار به ازای هر هزار لیتر گزارش شده است که شامل هزینه‌های استهلاک و هزینه‌های عملیاتی و حفظ و نگهداری است.
▪ روش مصرف
Arsenx به گفته شرکت Sometex می‌تواند به عنوان رزین‌های تعویض یونی در زمینه‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد. این فیلتر نیاز به پیش یا پس تصفیه نداشته و گاهی اوقات با محلول سود سوزآور احیا می‌شود و متناسب با سطح آلودگی، بعد از سه ماه تا یک سال خاصیت خود را از دست خواهد داد. گزارش‌ها حاکی از آن است که زیرلایه پلیمری Arsenx بادوام بوده و می‌تواند در گسترده دمایی یک تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد عمل کند.
● پلیمر حفره‌ای سیکلودکسترین
سیلکودکسترین یک ترکیب پلیمری است که از ذراتی با حفره‌های استوانه‌ای تشکیل شده است؛ این ذرات می‌توانند آلودگی‌های آلی را جدا کنند.
پلیمر سیکلودکسترین را می‌توان به صورت پودر، دانه‌ای و یا لایه نازک برای استفاده در ابزارها و کاربردهای متفاوت تولید کرد. به هر حال پلیمر سیکلودکسترین برای تصفیه آب مصرفی استفاده شده و همچنین می‌تواند برای تصفیه در جای آب‌های زیرزمینی یا پاکسازی فاضلاب‌های شیمیایی آلی و نفتی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
▪ حذف آلودگی‌ها
سیکلودکسترین گستره وسیعی از آلودگی‌های آلی شامل بنزن، هیدروکربن‌های پلی‌آروماتیک، فلورین‌ها، و آلودگی‌های حاوی نیتروژن، استن، کودها، ‌Pesticidها و بسیاری دیگر را حذف می‌کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که پلیمرسیکلودکسترین این آلودگی‌ها را تا حد ppt کاهش می‌دهد، در حالی که کربن فعال و زئولیت این آلودگی‌ها را تا حد ppm کاهش می‌دهد. همچنین پلیمر صدهزار مرتبه بیشتر از کربن فعال، ترکیبات آلی پیوند می‌دهد و بازدهی حذف یکسانی برای آب با غلظت آلودگی پایین را نشان داده است. پلیمرسیکلودکسترین تحت تأثیر رطوبت هوا قرار نگرفته، می‌تواند در نواحی مرطوب بدون اشباع یا غیرفعال شدن، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین آلودگی‌های جذب شده را از خود عبور نمی‌دهد.
▪ مقدار تصفیه آب
پلیمرسیکلودکسترین ظرفیت بارگذاری ۲۲ میلی‌گرم از آلودگی‌های آلی به ازای هر گرم از پلیمر را دارد، که با ۵۸ میلی‌گرم به ازاری هر گرم کربن فعال قابل مقایسه است. این پلیمر برای تماس با آب آلوده حدوداً به پنج ثانیه زمان نیاز دارد. و در حین احیا ظرفیت خود را از دست نداده، می‌تواند به طور نامحدودی استفاده شود.
▪ هزینه
تولید پلیمرسیکلودکسترین، ارزان بوده است و می‌توان آن را مستقیماً از نشاسته، با تبدیل ۱۰۰ درصد تولید شود. انتظار می‌رود که تولید انبوه، هزینه آن را پایین‌تر از قیمت کربن فعال و زئولیت آورد. شرکت پژوهشی محصولات پلیمری اشاره می‌کند که روشی را جهت افزایش مقیاس‌ این فرایند برای تولید مواد توسعه داده است. اخیراً شرکت پژوهشی Manhattan یک فناوری را برای کاربردهای مصرفی توسعه داده و اظهار می‌دارد که تولید انبوه موجب ارزان‌تر شدن پلیمر نسبت به سایر روش‌های حذف آلودگی‌های آلی خواهد شد.
▪ روش مصرف
پودر سیکلودکسترین می‌تواند در ستون، کارتریج و یا فیلترهای بستری به گونه‌ای متراک شود که آب از آن بگذرد. سیکلودکسترین دانه‌ای می‌تواند مستقیماً در منبع یا لوله‌های آب به‌کار رود و لایه نازک آن می‌تواند روی زیر‌لایه‌ای از شیشه برای تشکیل غشاء قرار گیرد.
از همه اشکال متفاوت سیکلودکسترین می‌توان در ابزارهای طراحی شده برای فیلترها، غشاها و یا جاذب‌ها استفاده کرد.
پلیمرسیلکودکسترین هم آب‌دوست و هم آب‌گریز است؛ لذا می‌تواند بدون استفاده از فشار برای جذب آب از میان تخلخل‌ها مورد استفاده قرار گیرد. پلیمر گاهی اوقات به احیا با استفاده از یک الکل ساده از قبیل اتانول یا متانول نیاز خواهد داشت و ممکن است به خاطر به ظرفیت بارگذاری پائین آن نسبت به کربن فعال و جاذب‌های دیگر به عملیات بیشتری نیاز داشته باشد.
▪ توضیحات تکمیلی
آلودگی‌هایی که پلیمر سلیکودکسترین جذب می‌کند، می‌تواند بعد از احیا، برای کودها، Pesticideها و محصولات صنعتی دیگر بازیافت شود.
● نانوکامپوزیت‌های پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی
آزمایشگاه‌ ملی پاسیفیک نورث وست یک غشای نانوکامپوزیتی شامل لایه نازکی از یک پلیمر جاذب موسوم به پلی‌پیرون را روی ماتریسی از نانولوله‌های کربنی که سطح مخصوص و پایداری غشا را افزایش می‌دهند، توسعه داده است. برخلاف جاذب‌های دیگر که به احیای شیمیایی نیاز دارند این غشاها می‌توانند به طور الکتریکی احیا می‌شوند.
▪ حذف آلودگی‌ها
غشاهای پلی‌پیرون دارای نانولوله‌ کربنی با بار مثبت است و می‌توان پرکلرات‌ها، سزیم، کروم و دیگر آلودگی‌های باردار منفی را حذف کند. همچنین غشاهای نانوکامپوزیتی می‌توانند برای حذف نمک طراحی شوند. از آنجا که پلی‌پیرون می‌تواند به طور منفی باردار شود، بنابراین این غشاء ذرات باردار مثبت از قبیل کلسیم و منیزیم را حذف می‌کند.
▪ مقدار تصفیه آب
غشاهای نانوکامپوزیتی پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی قابل استفاهه مجدد هستند آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این غشاها بعد از صد دوره استفاده بسیار کم بازدهی خود را از دست می‌دهند. همچنین به خاطر خواص انتقال جرم سریع نانولوله‌های کربنی شدت جریان بالایی دارند.
▪ هزینه
انتظار می‌رود که غشاهای پلی‌پیرون- نانولوله کربنی در استفاده طولانی مدت، نسبتاً کم هزینه باشند؛ چرا که آنها می‌توانند بدون از دست دادن قابل توجه ظرفیت جذب، احیا شده، استفاده شوند. این غشاها هزینه‌های مرتبط با خرید و ذخیره‌سازی مواد شیمیایی احیاکننده و تعلیم کاربران را ندارند. علاوه بر این، انتظار می‌رود که هزینه نانولوله‌های کربنی در پنج سال آینده بین ده تا صد برابر کاهش یابد.
▪ روش مصرف
این غشاها آلودگی‌های ثانویه خطرناک تولید نمی‌کنند. با بکارگیری جریان الکتریکی، بار پلیمر خنثی شده و آلودگی‌های جذب شده، از غشا آزاد می‌شوند. با حذف آلودگی‌ها، پلیمر می‌تواند دوباره باردار شده و مجدداً استفاده شود.
● زئولیت
▪ زئولیت‌های طبیعی، مصنوعی، زغال‌سنگ و ترکیبی
زئولیت‌ها مواد جاذب با ساختار شبکه‌ای جهت تشکیل تخلخل‌ها هستند. آنها می‌توانند از منابع طبیعی به دست آمده و یا سنتز شوند. زئولیت‌های مصنوعی معمولاً از محلول‌های سیلیکون-آلومینیوم یا زغال‌سنگ ساخته شده و به عنوان جاذب یا ابزار تعویض یونی در کارتریج یا فیلترهای ستونی به‌کار می‌روند. شرکت فناوری‌های AgION ترکیبی از زئولیت‌ها و یون‌های نقره طبیعی با خواص ضدباکتری تولید می‌کند.
▪ حذف آلودگی‌ها
زئولیت‌ها به طور متداول برای حذف آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌روند. زئولیت‌های طبیعی مکزیک و مجارستان، آرسنیک را از منابع آب آشامیدنی تا حد مورد پذیرش سازمان بهداشت جهانی کاهش می‌دهند. زئولیت‌های ساخته شده از زغال‌سنگ می‌توانند گستره‌ای از فلزات سنگین شامل سرب، مس، روی، کادمیم، نیکل و نقره را از آب آلوده جذب کنند. همچنین می‌توانند تحت شرایط خاصی کروم، آرسنیک و جیوه را جذب کنند. ظرفیت جذب زئولیت‌ها متأثیر از چند عامل؛ ترکیبشان، PH آب و غلظت انواع آلودگی‌هاست. به عنوان مثال تأثیرات PH آب بر روی سطح باردار شده منفی و یا مثبت زئولیت قابل ذکر است. همچنین با توجه جذب آسان سرب و مس در زغال‌سنگ، غلظت بالای این مواد، مقدار کادمیم و نیکل حذف شده را کاهش می‌دهد. ترکیبات زئولیت- نقره AgIoN، بازدهی را در مقابل میکروارگانیسم‌ها که شامل باکتری‌ها و کپک‌هاست، ارتقا می‌دهند. زئولیت نمی‌تواند آلودگی‌های آلی را به قدر کافی حذف کند، همچنین رطوبت هوا در اشباع زئولیت‌ها دخالت داشته، موجب کاهش بازدهی آنها می‌شود.
▪ مقدار تصفیه آب
مقدار آبی که زئولیت‌ها می‌توانند تصفیه کنند، وابسته به منبع زئولیت و ابزاری است که آنها استفاده می‌کنند. در مورد زئولیت‌های زغال‌سنگ، محتوای کربن این ماده به طور قابل توجهی سطح مخصوص و در نتیجه ظرفیت جذب زئولیت را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

▪ هزینه
زئولیت‌ها را می‌توان به طور ارزان تولید کرد زیرا منبع آنها به طور طبیعی و فراوان در دسترس است. در امریکا زئولیت‌های دانه‌ای برای کاربردهای صنعتی و کشاورزی بین ۳۰ تا ۷۰ دلار به ازاری هر تن و برای محصولات مصرفی بین ۵/۰ تا ۵/۴ دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند.
▪ روش مصرف
چگونگی مصرف زئولیت‌ها بسیار وابسته به نوع ابزاری است که در آن استفاده می‌شوند. این ابزار می‌تواند شامل رزین‌های تعویض یونی، کارتریج و ابزارهای ستونی و غیره باشند. علاوه بر این زئولیت‌ها گاهی اوقات به احیا با یک محلول اسیدی نیاز دارند. مصرف زئولیت‌های زغال‌سنگ ممکن است مشکل‌ساز باشد، چرا که مطالعات نشان می‌دهند مقادیری از آلودگی‌های سرب، کادمیم، کروم، مس، جیوه، روی و دیگر آلودگی‌ها می‌توانند از زغال‌سنگ گذشته و موجب آلودگی خاک، آب‌های زیرزمینی و آب شوند. همچنین مشخص شده است که مقادیر آرسنیک و منیزیم عبور کرده از Fly ash بسیار بیشتر از مقادیر توصیه شده سازمان بهداشت جهانی است. ترکیبات زئولیت نقره AgION نیاز به پاک‌سازی مکرر دارند، زیرا پوشش ضدباکتری نقره از تشکیل آلودگی‌های بیولوژیکی روی فیلتر جلوگیری می‌کند و در این صورت نیاز به ذخیره‌سازی و مصرف احیاء‌کننده‌های شیمیایی مرتفع می‌شود.
● فناوری‌های مبتنی بر نانوکاتالیست‌ها
▪ نانوذرات آهن خنثی
نانوذرات آهن خنثی (NZVI) برای تصفیه درجا و غیردرجای آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شوند. این ماده همزمان یک جاذب و یک عامل احیاکننده است، همچنین موجب می‌شود که آلودگی‌های آلی به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری شکسته شوند و فلزات سنگین کلوخه شده، به سطح خاک بچسبند. NZVI را می‌توان برای تصفیه درحا مستقیماً به منابع آب‌های زیرزمینی تزریق کرد، یا می‌توان از آن در غشاها برای کاربردهای خارجی استفاده کرد. همچنین NZVI دو فلزی که در آن نانوذرات آهن با یک فلز ثانویه از قبیل پالادیم برای افزایش فعالیت آهن پوشیده می‌شوند، موجود است. NZVI بسیار فعال بوده و سطح مخصوص بالایی نسبت به ZVI دانه‌ای دارد.
▪ حذف آلودگی‌ها
NZVI می‌تواند برای فرآوری گستره وسیعی از آلودگی‌های متداول زیست‌محیطی، مثل متان کلردار، بنزن کلردار، Pesticideها، رنگ‌های آلی، تری‌هالومتان‌ها، PCBها، آرسنیک، نیترات و فلزات سنگین از قبیل جیوه، نیکل و نقره استفاده شود. همچنین ممکن است توانایی کاهش پرتوهای رادیویی را داشته باشد. پالادیم پوشیده‌شده با NZVI نشان داده است که همه ترکیبات کلردار را در مدت هشت ساعت تا زیر مقادیر قابل رؤیت کاهش می‌دهد. این در حالی است که NZVI معمولی برای حذف بیش از ۹۹ درصد از این ترکیبات به ۲۴ ساعت نیاز دارد. نانوذرات نسبت به آلودگی‌ها، برای یک دوره شش الی هشت هفته‌ای، فعال باقی می‌مانند. NZVI نشان داده است که در گستره وسیعی از PHها و دماهای خاک و مقادیر Nutrient مؤثر است.
▪ مقدار تصفیه آب
مقدار آب زیرزمینی که NZVI می‌تواند فرآوری کند، وابسته به کیفیت آهن، شامل تعداد دفعاتی که استفاده مجدد شده است؛ نوع زیرلایه مورد استفاده، کیفیت آب معدنی برای تولید محلول قابل تزریق، شامل مقدار اکسیژن، مقدار و نوع ذرات ریز در محلول، است. دریک مطالعه موردی، سطحی با مساحت صد مترمربع را ۰۵۷/۶ لیتراز محلول شامل kg ۲/۱۱ از NZVI تحت تأثیر قرار می‌دهد. مطالعه دیگری نشان می‌دهد که در یک منطقه، مقدار ۱۳۶ کیلوگرم NZVI برای فراوردی ۶/۱۱میلیون کیلوگرم از خاک کافی است؛ اما در منطقه دیگر همین مقدار از NZVI تنها برای فرآوری ۱۰۲ میلیون کیلوگرم از خاک به‌کار می‌رود. دلایل ذکر شده برای این مطابقت نداشتن شامل حجم متفاوت آب مصرف شده در تهیه محلول، مقادیر متفاوت کنش‌پذیری آهن به‌دلیل تفاوت در مقدار اکسیژن آب و مقدار متفاوت فشار کاربردی در حین تزریق است.
▪ هزینه
NZVI حدوداً ۴۰ تا ۵۰ دلار به ازای هر کیلوگرم و پلادیم پوشش‌یافته با NZVI بین ۶۸ تا ۱۴۶ دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارد. اگر چه NZVI به طور قابل توجهی نسبت به ZVI دانه‌ای و میکرومقیاس که هر کدام به ترتیب ۲/۲ و ۷۵/۳ دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند، گران است، اما از آن جا که مقادیر کمی از NZVI به دلیل سطح ویژه و واکنش‌پذیری بسیار بالای آن مورد نیاز است، از نظر اقتصادی به‌صرفه است. در مقابلِ هر گرم پودر تجاری ZVI که سطحی کمتر از یک متر مربع دارد، NZVI به ازای هر گرم ۵/۳۳ مترمربع سطح واکنش‌پذیر داشته و سرعت تصفیه آن ده تا صد مرتبه سریع‌تر است.
▪ روش مصرف
استفاده درجا و غیردرجای از NZVI نسبتاً آسان است. برای کاربردهای درجا، پودر NZVI را برای تشکیل محلول آهن با آب در یک منبع مخلوط کرده، سپس با یک پمپ و چاه تزریق مستقیماً به خاک‌آلوده تزریق می‌کنیم. از آنجا که تجهیزات مشابه مورد استفاده برای دیگر موارد تزریقی موجود است، تجهیزات چاهی خاص مورد نیاز نیست. NZVI به دلیل داشتن ذرات کوچک‌تر نسبت به ZVI دانه‌ای، راحت‌تر تزریق شده، می‌تواند تا اعماق بیشتری نفوذ کند. همچنین نانوذرات NZVI می‌توانند در یک ماتریس جامد از قبیل کربن فعال، زئولیت، نانولوله‌های کربنی و دیگر مواد برای تولید غشاهایی با کاربرد غیردرجا ایمن شوند.
● فتوکاتالیست‌های نانومقیاس دی‌اکسید تیتانیوم
دی‌اکسید تیتانیوم هم به عنوان عامل احیای فتوکاتالیستی و هم به صورت یک جاذب عمل می‌کند و به صورت درجا و غیردرجا در تصفیه آب استفاده می‌شود. دی‌اکسید تیتانیوم در حضور آب، اکسیژن و تابش UV، رادیکال‌های آزاد تولید می‌کند که این رادیکال‌ها آلودگی‌های متفاوت را به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری تجزیه می‌کنند. دی‌اکسید تیتانیوم نانومقیاس، سطح بیشتر و فرایند فتوکاتالیستی سریع‌تری را نسبت به ذرات بزرگ‌تر فراهم می‌نماید. دی‌اکسید تیتانیوم یا به صورت نانوپودر، برای استفاده در سوسپانیون‌ها و یا به شکل فیلترهای دانه‌ای موجود است و در چندین شکل دیگر به عنوان پوشش برای غشاهای ثابت، میکروکره‌های نانوکریستالی و غشاهای ترکیبی با سیلیکا به‌کار می‌رود.
▪ حذف آلودگی‌ها
دی‌اکسید تیتانیوم تقریباً همه آلودگی‌های آلی را تجزیه می‌کند. این ماده بسیار آب‌دوست است؛ و بنابراین توانایی جذب آلودگی‌های زیستی و فلزات سنگین از قبل آرسنیک را دارد. راندمان آن تابع کیفیت دی‌اکسید تیتانیوم، شدت پرتو فرابنفش، PH آب، موجودی اکسیژن و غلظت آلودگی‌ها است.
▪ مقدار تصفیه آب
سیستم‌های متفاوت دی‌اکسید تیتانیوم، شدت جریان و سرعت‌های حذف متنوعی را فراهم می‌کنند و ازهمه آنها می‌توان محدوده استفاده کرد. نانوپودرهای سوسپانسیون شده دی‌اکسید تیتانیوم فرایند فتوکاتالیستی پُربازدهی را از خود نشان می‌دهند؛ چرا که سطح داخلی آنها در معرض تابش اشعه فرابنفش و آلودگی‌ها قرار می‌گیرد. به دلیل ترکیب سطوح کنش‌پذیر با مواد پایه و در نتیجه، کاهش سطح فعال، بازده نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم که به عنوان پوشش استفاده شده یا روی زیرلایه‌هایی از قبیل شیشه و سرامیک ثابت شده‌اند، پنج برابر درصد بازده فتوکاتالیستی نانوذرات سوسپانسیون شده است. همچنین تخلخل غشا یا زیرلایه، بر شدت جریان و عمر مفید این سیستم‌ها مؤثر است. میکروکره‌های نانوکریستالی دی‌اکسید تیتانیوم، سطحی قابل مقایسه با نانوپودرها دارند، اما فرایندهای فتوکاتالیستی آهسته‌تری انجام می‌دهند.
▪ هزینه
هزینه نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم برحسب کیفیت آن چند صد دلار بر کیلوگرم است. به عنوان مثال اخیراً شرکت Altair یک سیستم تولیدی‌ به ثبت رسانده است، که می‌تواند نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم را در مقیاس انبوه و بسیار ارزان تولید کند. همچنین این شرکت فروش محصولات کوچک مبتنی بر این فناوری را طراحی می‌کند. این محصولات در دو اندازه ۴۰ کیلوگرم بر ساعت و یک تا دو کیلوگرم بر ساعت موجود خواهند بود. این واحد، دی‌اکسید تیتانیوم را از تتراکلرید تیتانیوم تولید می‌کند که می‌تواند حدوداً هزاروصد دلار به ازای هر تن یا صد و ده دلار به ازای هر کیلوگرم فروخته شود.
▪ روش مصرف
به دلیل سختی بازیافت و جداسازی ذرات بعد از تصفیه، استفاده از نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم سوسپانسیون شده مشکل است. ذرات سوسپانسیون معمولاً به وسیله اولترافیلتراسیون یا میکروفیلتراسیون جدا می‌شوند اما در حین این فرایند مقدار قابل توجهی از ذرات از بین می‌روند. استفاده از میکروکره‌های نانوکریستالی آسانتر است. آنها در آب از طریق حباب‌سازی هوا سوسپانسیون شده و به طور طبیعی در ظرف آب برای بازیافت آسان‌تر ته‌نشین می‌شوند.
● اکسیدآهن نانوساختار جاذب
شرکت فناوری‌های Adedge آمریکا، اکسیدآهن نانوساختار دانه‌ای و خشکی به نام AD۳۳، برای حذف آرسنیک عرضه نموده است. AD۳۳ با ترکیبی خواص کاتالیستی و جذبی اکسیدآهن با هم، ضمن تبدیل آرسنیک به موادی با سمیت کمتر، به طور همزمان آن را از آب جدا می‌نماید، این شرکت همچنین طرحی از لوازم مصرفی شامل فیلترهای AD۳۳ را ارائه نموده است.
▪ حذف آلودگی‌ها
AD۳۳ می‌تواند بیش از ۹۹ درصد آرسنیک را حذف کند، همچنین می‌تواند مقادیر سرب، روی‌، کروم، مس و دیگر فلزات سنگین را کاهش دهد و آلودگی‌های جذب شده را از خود عبور نمی‌دهد.
▪ مقدار تصفیه آب
عمر مفید فیلترهای AD۳۳ معمولاً دو تا چهار سال است. سیستم‌های تصفیه خانگی سری مدالیون شرکت Adedge با سه دبی۱۹، ۲۶ و ۳۸ لیتر بر دقیقه موجود است، همچنین شرکت Adedge کارتریج‌های حاوی AD۳۳ با دبی متوسط دو لیتر بر دقیقه را عرضه نموده است. عمر مفید این کارتریج‌ها بین سه هزار و ۸۰۰ تا ۱۱ هزار و ۴۰۰ لیتر است و به طوری که تخمین زده می‌شود چهار تا شش برابر بزرگ‌تر از دیگر جاذب‌های تجاری موجود است.
▪ هزینه
هزینه کارتریج‌های AD۳۳ برای هر مورد حدوداً ۵۰ دلار است و هزینه هر فیلتر مجزا وابسته به مقدار خریداری شده است؛ اما به طور نمونه بین هشت تا ۱۳ دلار به ازای هر لیتر تغییر می‌کند.
▪ روش مصرف
طبق توصیه‌های شرکت Adedge، فیلترها و محصولات AD۳۳ نیاز به جایگزینی مکرر داشته و مواد شیمیایی یا احیاءکننده‌ها برای آنها استفاده نمی‌شود. با توجه به خشکی ابزارهای AD۳۳، نسبت به سایر ابزارهای فیلتراسیون مبتنی بر آهن مرطوب، راحت‌تر استفاده می‌شوند؛ به طوری که در گسترده وسیعی از سیستم‌ها استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ابزارهای AD۳۳ مصرف‌شده خطرناک نیست می‌توان آنها را طبق استانداردهای سازمان حفاظت از محیط‌زیست آمریکا در زمین دفع کرد.
● نانوذرات مغناطیسی
▪ Magneto ferritin
نانوذرات مغناطیسی معمولاً به عنوان جاذب و نانوکاتالیست برای تصفیه آب بررسی شده‌اند. شرکت انگلیسی Nano Magnetics، نانوذرات مغناطیسی را تحت عنوان Magneto ferritin ارائه کرده و مشغول بررسی توانایی آن برای انجام اسمز پیش‌رونده (forward osmosis) به عنوان گزینه‌ای با بازدهی انرژی برای اسمز معکوس است. در چنین سیستمی از نانوذرات مغناطیسی برای تولید فشار اسمزی مورد نیاز برای راندن آب از میان یک غشای فیلتراسیون استفاده شده‌اند. برخلاف اسمز معکوس که برای تولید فشار اسمزی نیازمند انرژی ورودی است.
▪ حذف آلودگی‌ها
Magneto ferritin با توانایی اسمز پیش‌رونده، برای نمک‌زدایی در نظر گرفته شده است؛ اگر چه با توجه به به نوع غشای مصرفی قادر به حذف آلودگی‌های دیگر نیز هست.
▪ مقدار تصفیه آب
شرکت Nano Magnetics اشاره می‌کند که Magneto ferritin را می‌توان از آب، بازیافت و بدون هیچ محدودیت ویژه‌ای دوباره استفاده کرد.
▪ هزینه
اطلاعات خاصی نسبت به هزینه‌های Magneto ferritin در دسترس نیست؛ اما به گفته شرکت Nano Magnetics عمر طولانی و استفاده مجدد این مواد آنها را نسبت به اسمز معکوس از لحاظ هزینه بسیار مناسب‌تر نموده است. همچنین اسمز پیش‌رونده هزینه‌های مرتبط با انرژی را تا ۴۰ درصد هزینه‌های اسمز معکوس کاهش می‌دهد.
▪ روش مصرف
هنوز برای Magneto ferritin هیچ سیستم قطعی‌ای طراحی نشده است؛ اما برخی منابع اشاره می‌کنند که نانوذرات مغناطیسی در یک طرف غشاء برای ایجاد غلظت، به صورت غیرتعادلی به منبع آب اضافه شده‌اند. این اختلاف غلظت فشار اسمزی مورد نیار برای راندن آب منبع از میان غشاء را ایجاد خواهد کرد. سپس نانوذرات می‌توانند با استفاده از میدان مغناطیسی از آب خالص‌سازی شده، بازیافت شوند.

اگر چه سابقهٔ فعالیت در عرصهٔ بیوتكنولوژی نوین در كشور به بیش از دو دهه می‌رسد و در این مدت اقداماتی نیز برای بهره‌گیری از این فناوری انجام شده است، اما باید بررسی شود كه این اقدامات تا چه میزان بر مبنای نیازها و مزیت‌های نسبی كشور بوده‌اند.
چنین می‌نماید كه روند حركت بیوتكنولوژی در كشور مطابق با سیاست‌های تعدادی از كشورهای پیشرفته بوده و سیاست بومی و ملی در این خصوص وجود نداشته است. ایجاد یك سری از موج‌های مقطعی در كشور همچون تهیهٔ نهال خرما، تولید واكسن هپاتیت، تولید اینترفرون، تولید هورمون رشد و غیره نشانهٔ این تأثیرپذیری و دنباله‌روی مطلق از جریانات بین‌المللی است. متأسفانه در این روند، برخی از حوزه‌های كاربردی بیوتكنولوژی كه متناسب با شرایط كشور بوده و از بازار بزرگی نیز در سطح ملی و بین‌المللی برخوردار هستند، مورد كم توجهی قرار گرفتند.
لازم به ذكر است كه اغلب این موارد از سطح دانش و تكنولوژی نسبتاً ساده‌ای برخوردار هستند و كشور نیز در این زمینه‌ها از مزیت نسبی مناسبی برخوردار است. البته از آنجایی كه بیوتكنولوژی یك فناوری است تا علم، بنابراین تأكید مطلب حاضر بر توان تولید و صنعتی كردن حوزه‌های ذكر شده است تا انجام تحقیقات بنیادی و تولید علم، چرا كه در برخی از مواردی كه با نام حوزه‌های كمتر توجه شده در ذیل معرفی شده‌اند، سابقهٔ تحقیقات حتی به اوایل دههٔ پنجاه شمسی برمی‌گردد. اما نشانی از آنها در صنعت و بازار یافت نمی‌شود:
●مقدمه
طبق آمارهای رسمی، سهم بخش كشاورزی كشور از تولید ناخالص ملی حدود ۲۵ درصد است كه از این میزان، ۴۵ درصد مربوط به دامپروری است.
با این تفسیر، حدود ۱۱ درصد از تولید ناخالص ملی از دامپروری تأمین می‌شود؛ ضمن این‌كه، صنعت دامپروری به دلیل گستردگی، از اشتغال‌زایی بسیار بالایی نیز برخوردار است. از لحاظ تعداد دام نیز، حدود ۷ تا ۸ میلیون رأس گاو و ۷۰ تا ۸۰ میلیون رأس گوسفند و بز در كشور وجود دارد. علاوه براین، سالانه حدود ۸۰۰ میلیون تا یك میلیارد قطعه مرغ در كشور تولید می‌شود. سهم تولیدات این میزان دام و طیور در كشور با احتساب فرآورده‌های آن‌ها در حدود ۷ تا ۸ میلیارد دلار می‌باشدكه رقم قابل توجهی را در مقایسه با درآمدهای نفتی تشكیل می‌دهد.
بنابراین، حوزهٔ دامپروری، بدون شك یكی از مهم‌ترین بخش‌های اقتصادی و قابل توجه در كشور می‌باشد. البته چنانچه به نقش این حوزه، در تأمین بخش عمده‌ای از نیازهای غذایی و پروتئینی كشور نیز اشاره شود، اهمیت استراتژیك آن در حفظ استقلال ملی نیز روشن خواهد شد.
بنابراین، اگر به كمك بیوتكنولوژی و روش‌های به نژادی، بتوان بازده و بهره‌وری این صنعت را افزایش داد، سود كلانی نصیب تولیدكنندگان، مصرف‌كنندگان و اقتصاد ملی خواهد شد.
دامپزشكی و بهداشت دام نیز از دیگر حوزه‌های مهم بیوتكنولوژی دام، طیور و آبزیان محسوب می‌شود. طبق آمارهای موجود جهانی، در سال ۲۰۰۳ سهم بیوتكنولوژی از محصولات و خدمات بهداشت و درمان دام معادل ۸/۲ میلیارد دلار از مجموع ۱۸ میلیارد دلار كل هزینه‌های این بخش بوده است. پیش‌بینی می‌شود این رقم در سال ۲۰۰۵ به ۱/۵ میلیارد دلار از مجموع ۲۳ میلیارد دلار برسد كه نشان‌دهندهٔ افزایش سهم بیوتكنولوژی از كل بازار مذكور است. به طور كلی، مهم‌ترین موارد كاربردی بیوتكنولوژی در حوزهٔ دام، طیور و آبزیان عبارتند از:
-تولید واكسن‌ها و داروهای حیوانی
-تولید كیت‌های تشخیصی ( برای تشخیص بیماری‌ها، خصوصیات مهم جانوری، تشخیص پیش از تولد و غیره)
-انتخاب براساس ماركر
-به‌نژادی به كمك بیوتكنولوژی
-ایجاد بانك‌های ژن جانوری
-تولید حیوانات تراریخته
-كلونینگ
به نظر می‌رسد سه مورد نخست از موارد فوق با توجه به نیروهای انسانی، مؤسسات تحقیقاتی و تولیدی موجود كشور از امكان‌پذیری بیشتری برخوردار بوده و لذا می‌توان توجه بیشتری به این حوزه‌ها معطوف داشت.
به عنوان مثال، با استفاده از تكنیك انتخاب براساس ماركر می‌توان در بدو تولد تشخیص داد كه یك دام دوقلوزا هست یا خیر. در صورت اطلاع از این موضوع، می‌توان از دام‌های دوقلوزا در ازدیاد نسل و از سایر دام‌ها در تولید فرآورده‌ای دیگر استفاده كرد. در این صورت، به جای تحمل ۵۰ میلیون گوسفند به مراتع كشور كه در نهایت منجر به تولید ۳۰ میلیون بره شوند، می‌توان با ۲۰ میلیون گوسفند به این بازدهی دست یافت و فشار بر مراتع را تا حد زیادی كاهش داد. تأثیر بیوتكنولوژی بر مراتع كشور نیز در بندهای بعدی بررسی می‌شود.
۱ـ استفاده از بیوتكنولوژی در صنعت دامپروری
امروزه از روش‌های مهندسی ژنتیك و بیوتكنولوژی، در صنایع پرورش دام، طیور و آبزیان به منظور اصلاح نژاد، افزایش كمی و كیفی محصول و مقابله با بیماری‌ها به طور گسترده‌ای بهره‌گیری می‌شود.
ایران نیز به لحاظ دامپروری و تولید فرآورده‌های دامی دارای مزایای نسبی فراوانی است؛ به طوری كه تقریباً تمام دام‌های ارزشمند، در ایران قابل پرورش و نگهداری هستند. این مزیت، صنعت تولید دام و فرآورده‌های آن را در كشور در زمرهٔ صنایع پردرآمد و مهم قرار داده است. در این بین، بیوتكنولوژی با توجه به كاربردهای وسیع آن، می‌تواند در توسعه و ارتقای صنعت مذكور نقش به سزایی ایفا نماید.
۲ـ فرآورده‌ها و محصولات میكروبی
برخی از فرآورده‌های میكروبی كه كاربردهای وسیعی در صنایع مختلف دارند، از این جهت دارای اهمیت هستند كه معمولاً از سطح دانش و فناوری پایین‌تری برخوردار بوده و سابقهٔ بهره‌گیری از آن به سال‌های دور باز می‌گردد. در این خصوص، غالباً میكروب‌هایی از طبیعت استخراج می‌شوند و پس از مراحل غربال‌گری، بهترین آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ضمن این كه برای ارتقای عملكرد این میكروب‌ها می‌توان از روش‌های اصلاحی نظیر جهش‌زایی، مهندسی ژنتیك، نوتركیبی وغیره استفاده كرد.
نكتهٔ قابل تأمل در این مورد، دستیابی به جوامع متنوع میكروبی است كه خوشبختانه از این حیث، كشور از مزیت نسبی خوبی برخوردار است؛ جداسازی باكتری‌های پربازده هضم‌كنندهٔ مواد نفتی از خلیج فارس و در آخرین مورد، تولید كود بیولوژیك بارور ۲ از میكروارگانیسم‌های بومی كشور و ده‌ها مورد مشابه از مصادیق بارز این ادعا هستند. متأسفانه علیرغم كاربردها و مزایای بسیار، تاكنون از قابلیت‌های كشور در این زمینه كمتر استفاده شده است. در ذیل به برخی از این فرآورده‌ها، موارد كاربرد و اهمیت آن‌ها اشاره شده است:
۲ـ۱ـ بیومس میكروبی
یكی از منابع اصلی تولید محصولات بیوتكنولوژی، بیومس (Bomass) میكروبی است. بیومس، در واقع به توده‌ای از سلول‌های میكروبی اطلاق می‌گردد كه برای كاربردهای مختلف تكثیر می‌شوند. از جمله كاربردهای بارز بیومس میكروبی، می‌توان به استفاده از آن‌ها به عنوان مخمرهای نانوایی، خوراك دام و طیور و مكمل‌های آن، افزودنی‌های غذایی، آفت‌كش‌ها و كودهای بیولوژیك اشاره نمود.
●اهمیت اقتصادی
براساس پیش‌بینی مؤسسه Royal Dutch Shell در نیمه اول قرن بیست و یكم، بیش از ۳۰ درصد نیاز جهانی به سوخت‌ها و تركیبات بیولوژیك گوناگون با ارزش حدود ۱۵۰ میلیارد دلار، به كمك بیومس میكروبی تولید خواهد شد. برای مثال، پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۰۵ میلادی بیش از ۱۰ درصد كل آفت‌كش‌های جهان با ارزشی معادل ۴ میلیارد دلار توسط صنایع بیوتكنولوژی تولید شود.
یكی از مهم‌ترین انواع آفت‌كش‌های بیولوژیك جهان، بیومس حاصل از نوعی باكتری موسوم به باسیلوس تورنژینسیس (Bacillus thuringiensis) است.
یكی از عمده‌ترین موارد كاربرد بیومس میكروبی، استفاده از آن‌ها به عنوان غذا و افزودنی‌های غذایی است. ارزش بازار جهانی طعم دهنده‌های غذایی در سال ۲۰۰۰ حدود ۱/۱ میلیارد دلار بوده است. اهمیت اقتصادی بیومس میكروبی تا به حدی است كه محققان كشور كوبا با استفاده از ضایعات نیشكر و تكنولوژی تخمیر، اقدام به تهیه و تولید پروتئین‌های تك یاخته (SCP) نموده‌اند تا كشور را از واردات خوراك دام و سویا بی‌نیاز نمایند.
لازم به ذكر است كه در حال حاضر، واردات خوارك دام و طیور و مكمل‌های آن به كشور بیش از یك میلیارد دلار در سال است؛ از طرفی تولید پروتئین تك یاخته یكی از راهكارهای بیوتكنولوژی برای رفع این مشكل در كشور است، ضمن اینكه مواد خام اصلی برای تولید SCP، ضایعات كشاورزی، متانول،‌ نفت و گاز است كه در همهٔ این موارد، كشور از مزیت بسیار مناسبی برخوردار است . متأسفانه تولید SCP در كشور تاكنون از مرحلهٔ تحقیقات فراتر نرفته است، علیرغم این كه سابقهٔ شروع تحقیقات در این زمینه به پیش از انقلاب و دههٔ ۱۳۵۰ برمی‌گردد.
۲ـ۲ـ صنایع تخمیری بیوتكنولوژی
صنایع تخمیری كه طیف وسیعی از حوزه‌های مرتبط با میكروارگانیسم‌ها و بیوتكنولوژی را دربرمی‌گیرند از قدیمی‌ترین شاخه‌های فناوری زیستی به شمار می‌آیند. الكل‌ها، آنتی‌بیوتیك‌ها، اسیدهای آلی، آنزیم‌ها و بسیاری از تركیبات مورد استفاده در صنایع غذایی، دارویی و غیره بخشی از محصولات با ارزش تولید شده در این صنعت را تشكیل می‌دهند. آنزیم‌هایی نظیر پروتئازها، آمیلازها، لیپازها، سلولازها و غیره كه مصرف بسیار زیادی در صنایع مختلف دارند از جمله مهم‌ترین تولیدات بیوتكنولوژی صنعتی به شمار می‌روند.
●اهمیت اقتصادی
آنزیم‌ها كه در واقع كاتالیست‌های زیستی به دست آمده از باكتری‌ها و قارچ‌های گوناگون هستند، سالانه به میزان زیادی تولید شده و بازار بسیار بزرگی از محصولات بیوتكنولوژیك را به خود اختصاص می‌دهند.
در چند سال اخیر، ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی میكروبی كه بخش عمدهٔ آن ( بیش از ۵۰ درصد) توسط شركت دانماركی Novo Nordisk A/S تولید و عرضه می‌شود،‌ سالیانه به بیش از ۸/۱ میلیارد دلار رسیده است.
پیش‌بینی می‌شود میزان فروش آنزیم‌های صنعتی تا سال ۲۰۰۸ به ۳ میلیارد دلار بالاغ گردد. هم‌چنین ارزش بازار جهانی آنزیم‌های دارویی، سالانه به بیش از ۳/۲ میلیارد دلار بالغ می‌شود. جدول۱- ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی در سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۲ ( میلیون دلار)
تولید ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی و بیوپلیمرها از دیگر عرصه‌های سودآور بیوتكنولوژی صنعتی است. آمارها نشان می‌دهد در سال ۱۹۹۶ ارزش اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و بیوپلیمرهای تولیدی دنیا به ترتیب ۴/۲، ۲ و ۵/۰ میلیارد دلار بوده است.
تولید اغلب آنتی بیوتیك‌ها نیز با استفاده از روش‌های تخمیری و بیوتكنولوژیك صورت می‌گیرد كه به سبب كاربرد بسیار گسترده در درمان عفونت‌ها، از اهمیت و ارزش اقتصادی بالایی برخوردار هستند.
در حال حاضر بیش از ۱۶۰ آنتی‌بیوتیك مختلف توسط صنایع تخمیری بیوتكنولوژی در جهان ساخته می‌شوند كه ارزش كل بازار جهانی آن‌ها بیش از ۲۳ میلیارد دلار تخمین زده شده است.
خاطر نشان می‌شود كه تولید اغلب این آنتی‌بیوتیك‌ها نیاز به دانش فنی پیچیده‌ای همچون تولید واكسن‌ها و داروهای نوتركیب ندارد و سال‌هاست كه در اقصی‌نقاط جهان تولید می‌شوند.
در سال ۲۰۰۲ درآمد آمریكا از تولید و فروش آنتی بیوتیك‌ها به بیش از ۹۷/۷ میلیارد دلار رسیده است كه در میان محصولات حاصل از بیوتكنولوژی جایگاه مهمی را به خود اختصاص می‌دهد.
۳ـ بیوتكنولوژی غذایی
به لحاظ تعریف، بیوتكنولوژی غذایی عبارت است از: استفاده از سلول‌های زنده یا بخشی از آن‌ها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی مورد استفاده در صنایع غذایی. برای مثال، به‌كارگیری مستقیم تودهٔ سلولی میكروارگانیسم‌ها به عنوان پروتئین تك یاخته، استفاده از میكروب‌ها در تولید محصولات غذایی تخمیری نظیر ماست و پنیر و محصولات گوشتی تخمیر شده، پرورش قارچ‌های خوراكی، تولید سس‌های متنوع، طعم‌دهنده‌ها، شیرین‌كننده‌ها و افزودنی‌های خواركی، آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی، ویتامین‌ها و اسیدهای آمینه و آلی تنها گوشه‌ای از كاربردهای بسیار متنوع بیوتكنولوژی در صنایع غذایی هستند. استفاده از باكتری‌های مفید ( پروبیوتیك) كه به منظور درمان یا مقابله با بیماری‌های روده‌ای، اصلاح جمعیت میكروبی بدن و تولید ویتامین‌ها، به برخی از مواد غذایی مانند ماست و دیگر فرآورده‌های لبنی افزوده می‌شوند، نیز از حوزه‌های بسیار جذاب بیوتكنولوژی مواد غذایی محسوب می‌شوند.

●اهمیت اقتصادی
بازار جهانی صنایع مربتط با بیوتكنولوژی غذایی به دلیل گستردگی و تنوع بسیار زیاد آن، ارقام قابل توجهی را نشان می‌دهد. به عنوان مثال در سال ۲۰۰۳، ارزش بازار جهانی امولسیون‌كننده‌های غذایی بیش از یك میلیارد دلار بوده است كه در این بین لیسیتین ( پرمصرف‌ترین امولسیفایر غذایی) كه یكی از فرآورده‌های مهم بیوتكنولوژیك مورد استفاده در صنایع غذایی به شمار می‌رود، به تنهایی رقمی بیش از ۲۵۰ میلیون دلار را به خود اختصاص داده است.
جالب است بدانیم كه در حال حاضر، با استفاده از میكروارگانیسم‌ها و روش‌های بیوتكنولوژی، سالانه بیش از ۲۷۰۰۰۰ تن اسید سیتریك به ارزش حدود ۴/۱ میلیارد دلار در جهان تولید می‌شود كه بخش اعظم آن در صنایع غذایی به مصرف می‌رسد.
در سال ۱۳۸۱ میزان واردات اسید سیتریك به كشور بیش از ۵/۶ هزار تن بوده است. همچنین بازار جهانی پروبیوتیك‌های مورد استفاده در صنایع تولید مواد و افزودنی‌های غذایی، ماست و فرمولاسیون‌های دارویی، از ارزش بسیار بالایی برخوردار است. برای مثال، میزان فروش سالیانه ماست‌های حاوی پروبیوتیك در جهان، رقمی حدود ۱۰ میلیارد دلار به خود اختصاص می‌دهد. آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی انسان و دام، بیشترین سهم را از بازار آنزیم‌های صنعتی به خود اختصاص داده‌اند.
در حال حاضر، تنها در اتحادیه اروپا ارزش محصولات تولیدی در زمینه بیوتكنولوژی غذایی ( محصولات غذایی تخمیری، اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و غیره ) بیش از ۲۵ میلیارد دلار برآورد شده است.
۴ـ بیوتكنولوژی دریایی
بیوتكنولوژی دریایی یكی از حوزه‌های در حال رشد و بكر این فناوری است كه به كمك آن، از جانداران دریایی مانند ماهی، جلبك و یا باكتری‌ها به طور مستقیم و غیرمستقیم برای تولید فرآورده‌های ارزشمند بیولوژیك استفاده می‌شود.
با توجه به پتانسیل بالای مناطق دریایی و تنوع عظیم موجودات آبزی، تاكنون محصولات فراوانی از آن‌ها استحصال شده است كه از آن جمله می‌توان به مواد دارویی، آنزیم‌ها، مواد مولكولی بیولوژیك, كیت‌های تشخیصی، آفت‌كش‌های زیستی، بیوماس جهت تولید انرژی و غیره اشاره كرد. از جمله ویژگی‌های محصولات و فرآورده‌های دریایی، وجود تركیبات هالوژنه در آن‌ها است، كه غالباً نمی‌توان آن‌ها را از موجودات خشكی‌زی به دست آورد. علاوه براین، میكروارگانیسم‌های دریایی، منبع غنی از ژن‌های متنوع هستند كه می‌توان از آن‌ها برای تولید داروها و فرآورده‌های بیولوژیك جدید استفاده كرد.
طاهمیت اقتصادی
در سال ۲۰۰۲، بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای حاصل از بیوتكنولوژی دریایی، به بیش از ۴/۲میلیارد دلار رسید كه نسبت به سال پیش از آن، ۴/۹ درصد رشد داشته است.
انتظار براین است كه بازار جهانی فرآورده‌های بیوتكنولوژی دریایی، به غیر از كشور آمریكا، تا سال ۲۰۰۷، رشد سریعتری معادل ۴/۶ درصد داشته باشد. بنابراین پیش‌بینی می‌شود كه بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای بیوتكنولوژی دریایی، تا سال ۲۰۰۷ به بیش از ۳ میلیارد دلار برسد. در حال حاضر، دو كشور امریكا و ژاپن، پیشگامان اصلی صنعت بیوتكنولوژی دریایی جهان هستند. توسعه بیوتكنولوژی دریایی در این دو كشور ، مرهون سرمایه‌گذاری آنها در دو دههٔ گذشته است؛ به عنوان مثال، در سال ۱۹۹۲، ایالات متحده و ژاپن به ترتیب ۴۰ و ۵۱۹ میلیون دلار در زمینهٔ بیوتكنولوژی دریایی سرمایه‌گذاری كردند.
با توجه به آمار و ارقام فوق و وجود حدود ۳ هزار كیلومتر مرز آبی و چندین دریاچه در ایران، به نظر می‌آید كه بیوتكنولوژی دریایی می‌تواند زمینهٔ مناسبی جهت سرمایه‌گذاری و كسب درآمد برای كشور باشد. علیرغم وجود این پتانسیل مناسب، در ایران سرمایه‌گذاری ناچیزی در این زمینه صورت گرفته است؛
اگر چه مراكزی مانند مؤسسه تحقیقات شیلات ایران، مؤسسه تحقیقات بیوتكنولوژی خلیج فارس و برخی از دانشگاه‌ها ( به طور پراكنده) در این زمینه مشغول به فعالیت هستند، ولی حجم این فعالیت‌ها در مقایسه با پتانسیل اقتصادی زیادی كه در دریا وجود دارد، بسیار ناچیز است. عدم توجه به بیوتكنولوژی دریایی، در سند ملی زیست‌ فناوری ایران نیز مشاهده می‌شود؛ به گونه‌ای كه در این سند، نامی از بیوتكنولوژی دریایی، به عنوان یكی از شاخه‌های بیوتكنولوژی، برده نشده است.
ایران، در زمینهٔ نیروی انسانی در حوزهٔ بیوتكنولوژی دریایی نیز با كمبود روبروست؛ علیرغم اینكه دانشگاه‌های زیادی در سراسر دنیا، دوره‌های آموزشی بیوتكنولوژی دریایی دارند، در حال حاضر رشته‌ای به نام بیوتكنولوژی دریایی در كشور وجود ندارد.
۵ـ تولید متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی ( شامل داروهای گیاهی)
متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی تركیباتی هستند كه توسط سلول‌های گیاه تولید می‌شوند اما غالباً به مصرف خود گیاه نمی‌رسند. این متابولیت‌ها كاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون و به ویژه پزشكی دارند. اسانس‌ها و مواد معطر، مواد مؤثره دارویی، فرمون‌ها،‌ حشره‌كش‌ها، علف‌كش‌ها، قارچ‌كش‌ها،‌ هورمون‌های گیاهی و مواد آللوپاتیك ( ایجاد كننده انواع مقاومت‌ها و یا بازارنده رشد و نمو ) از این جمله هستند. در این میان تركیبات دارویی و اسانس‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. از آنجایی كه كشور ما، از تنوع گیاهی مطلوبی برخوردار است، این زمینه می‌تواند در بحث بیوتكنولوژی كشاورزی در مورد توجه ویژه قرار گیرد.
●اهمیت اقتصادی
قیمت متابولیت‌های ثانویه معمولاً بسیار بالا است، به طوری كه فروش محصولات دارویی مانند شیكونین (Shikonin) یا دیجیتوكسین (Digitoxin) و یا عطرهایی همچون روغن جاسمین(Jasmin) از چند دلار تا چند هزار دلار به ازای هر كیلوگرم تغییر می‌كند. همچنین قیمت هر گروم از داروهای ضد سرطان مانند وین بلاستین (Vinblastin)، وین كریستین (Vincristin)، آجمالیسین (Ajmalicine) و تاكسول (Taxol) به چند هزار دلار می‌رسد. به عنوان مثال، تاكسول یكی از تركیبات دارویی است كه از پوست درخت سرخدار (Taxus brevifolia L.) به دست می‌آید و در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ضمن اینكه آزمایش‌های متعددی برای بررسی اثر این دارو بر روی انواع سرطان‌ها مانند سرطان خون، غدد لنفاوی، ریه، روده بزرگ، سر و گردن وغیره در دست انجام است. طبق گزارش اعلام شده از سوی سازمان هلال احمر ایران، میزان ارز تخصیص یافته برای خرید هر گرم تاكسول تا ۵/۲ میلیون تومان نیز رسیده است.
از آنجایی كه رشد این درخت به كندی صورت می‌گیرد و منابع دسترسی به این گیاه محدود بوده و در عین حال برای درمان یك بیمار سرطانی، حدود ۲۸ كیلوگرم از پوست درخت سرخدار لازم می‌باشد كه این مقدار معادل پوست سه درخت یكصد ساله است، لذا تولید این دارو به روش استخراج از پوست درخت، مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل در حال حاضر، این متابولیت را با استفاده از روش كشت سلولی و در شرایط آزمایشگاهی تولید می‌نمایند.
با این روش، تولید یك گرم از داروی تاكسول حدود ۲۵۰ دلار هزینه دارد، در حالی كه با قیمتی حدود ۲۰۰۰ دلار در بازار عرضه می‌گردد. شایان ذكر است گونه‌ای دیگر از این درخت با نام علمی Taxus bacata L. وجود دارد كه در جنگل‌های شمال كشور دارای پراكندگی زیادی می‌باشد اما تاكنون ارزیابی دقیقی از لحاظ میزان تاكسول در این گونه و امكان‌سنجی تولید آن به طور جدی صورت نگرفته است.
به نظر می‌رسد، بخش اعظمی از ضعف كشور در تولید متابولیت‌های ثانویه مربوط به عدم توجه كافی به بیولوتكنولوژی گیاهان دارویی است، چرا كه بخش اعظم متابولیت‌های گیاهی را تركیبات دارویی تشكیل می‌دهند. در واقع بیوتكنولوژی گیاهان دارویی نیز همانند همتای دریایی خود در كشور مورد كم‌توجهی شدیدی واقع شده و تعداد نیروهای متخصص فعال در این عرصه بسیار ناچیز است.
براساس آمارهای موجود، ارزش بازار جهانی داروهای مشتق از گیاهان در سال ۲۰۰۲ با رشد ۲/۶ درصدی نسبت به سال پیش از آن، به ۷/۱۳ میلیارد دلار بالغ گردید. پیش‌بینی می‌شود این مقدار در سال ۲۰۰۷ به رقمی معادل ۸/۱۸ میلیارد دلار برسد. آمریكا در سال ۲۰۰۲ بیش از ۵۰ درصد این بازار را به خود اختصاص داده بود. نقش بیوتكنولوژی در این بازار بسیار حائز اهمیت بوده است.
۶ـ كاربرد بیوتكنولوژی در بخش جنگل و مرتع
سطح جنگل‌های كشور بالغ بر ۱۲ میلیون هكتار است كه از این مقدار، حدود ۵/۱ میلیون هكتار جنگل‌های صنعتی خزری، ۵/۴ میلیون هكتار جنگل‌های منطقه زاگرس و بقیه جنگل‌های پراكندهٔ مركزی، جنوبی و ارسباران است. جنگل‌ها علاوه بر این كه به عنوان دستگاه تنفس زیست‌كره، از جمله اجزای بسیار حیاتی اكوسیستم به شمار می‌روند، نقش مهمی در تأمین مصنوعات چوبی و كاغذی، سوخت و تعداد زیادی از مواد مورد نیاز جامعه دارند.
لذا توجه بیش از پیش به تحقیقات بیوتكنولوژی در راستای احیای جنگل‌ها و بهینه سازی روش‌های استفاده از چوب، فراوری و افزایش بازده جنگل‌های طبیعی و دست كاشت و بهبود كیفی آن‌ها به منظور استفاده بهتر در بخش صنعت، نقش به سزایی در رفع نیازهای كشور و حفظ عرصه‌های جنگلی خواهد داشت.

●اهمیت اقتصادی
عرصه‌های مرتعی كشور، با سطحی بالغ بر ۹۰ میلیون هكتار كه حدود ۷۰ میلیون واحد دامی از آن تغذیه می‌كنند، اهمیت فوق‌العاده‌ای بر درآمد ناخالص ملی دارد، علوفهٔ تولیدی بخش مرتع، بالغ بر ۱۰ میلیون تن با ارزش ریالی بیش از ۲۵۰۰ میلیارد ریال است. اگر ارزش بخش مرتع در جلوگیری از فرسایش خاك و تأثیر آن در حفظ و ذخیره شدن نزولات آسمانی در خاك را نیز به این مقدار اضافه كنیم، نقش حیاتی آن در اقتصاد ملی بیشتر مشخص می‌شود.
بنابراین، هرگونه سرمایه‌گذاری تحقیقاتی بیوتكنولوژی برای حفظ مراتع و افزایش بازده این بخش، در راستای منافع ملی و رسیدن به خودكفایی و رفع وابستگی است و باید از آن حمایت كرد.
امروزه برای بهبود كمی و كیفی تولیدات جنگلی و مرتعی وجلوگیری از تخریب آن‌ها از روش‌های متعدد بیوتكنولوژی و مهندسی ژنتیك استفاده می‌كنند. در ادامه به برخی از این موارد اشاره می‌شود:
-ریز ازدیادی و تكثیر سریع گونه‌ها در معرض خطر و یا مرغوب
-مقاوم‌سازی گیاهان مرتعی و جنگلی در برابر استرس‌های محیطی (خشكی، شوری، سرما)
-تولید گونه‌های مقاوم به آفات و بیماری‌ها
-شناخت سریع و به موقع ژنوتیپ‌های مرغوب و نامرغوب و انتخاب براساس ماركر
-به‌نژادی گونه‌های جنگلی و مرتعی از لحاظ خصوصیات كمی و كیفی
-احیا و افزایش تولید گیاهان دارویی
علیرغم مزیت طبیعی كشور در عرصه جنگل و مرتع، متأسفانه این عرصه از بیوتكنولوژی نیز مورد كم‌توجهی قرار گرفته است؛ به طوری كه تعداد متخصصان و آزمایشگاه‌های فعال در این حوزه بسیار ناچیز است و هیچ نشانی از فعالیت بخش خصوصی در زمینهٔ بیوتكنولوژی جنگل و مرتع یافت نمی‌شود.
۷ـ كاربرد بیوتكنولوژی در باغبانی
استفاده از بیوتكنولوژی در باغبانی می‌تواند یكی از حوزه‌های ثروت‌آفرین و مهم در كشور باشد. البته نمی‌توانیم ادعا كنیم كه این حوزه از بیوتكنولوژی كاملاً مورد كم‌توجهی قرار گرفته است، بلكه صحیح‌تر آن است كه بگوییم، افراط و تفریط‌هایی در بهره‌گیری از آن صورت پذیرفته است.
گواه این ادعا نیز وجود تنوع غنی ژنتیكی گونه‌های باغی در كشور است كه گاه از جایگاه منحصر بفردی در سطح منطقه یا دنیا برخوردار هستند و فقط به معدودی از آنها توجه شده است. به عنوان مثال، كشور ایران به لحاظ موقعیت تولید و تنوع ارقام محصولاتی هم‌چون پسته، انار، خرما، فندق، گردو و غیره دارای جایگاه ممتازی در سطح دنیا است .
با این وجود تحقیقات مناسبی برای شناسایی، اصلاح و تكثیر ارقام مقاوم و پرمحصول این گیاهان انجام نشده است. لازم به ذكر است كه تنها در مورد تكثیر موز،‌ خرما و تعداد محدودی از گیاهان زینتی با استفاده از روش‌های بیوتكنولوژی ( ریزازدیادی) چند شركت خصوصی فعال در كشور وجود دارند كه البته به دلایل متعدد از جمله تك‌محصولی بودن این شركت‌ها، تولید بیش از نیاز كشور و عدم خرید نهال‌های تولیدی توسط مراكز مصرف‌كننده، این شركت‌ها در آستانهٔ ورشكستگی قرار دارند. حال آن كه در مورد بسیاری از گیاهان دیگر از جمله فندق، گردو و حتی مركبات علیرغم نیاز جدی كشور، تاكنون فعالیت قابل توجهی برای انتخاب، اصلاح و تكثیر پایه‌های مقاوم به آفات، بیماری‌ها و استرس‌های محیطی صورت نگرفته است.
●اهمیت اقتصادی
براساس آمارهای منتشر شده توسط وزارت جهاد كشاورزی، در سال ۱۳۸۱، سطح زیركشت گیاهان باغی، محصولات جالیزی و سبزیجات ( سیب‌زمینی، پیاز، گوجه و غیره) به ترتیب ۲۳۵۰، ۲۹۰ و ۴۵۱ هزار هكتار از كل اراضی زیركشت كشور را به خود اختصاص داده‌اند، كه مجموعاً تولیدی معادل ۶۷/۳۰ میلیون تن محصول را شامل می‌شود. این مقدار حدود ۵۲ درصد از كل تولیدات كشاورزی (گیاهی) كشور را در سال ۱۳۸۱ به خود اختصاص می‌دهد.
طی این مدت، در بین محصولات باغی، انگور، سیب، پرتقال و خرما به ترتیب بیشترین سهم از كل تولیدات باغی را به خود اختصاص دادند.
به عنوان مثالی از كابرد بیوتكنولوژی در باغبانی كه كمتر مورد توجه قرار گرفته است، می‌توان به مركبات اشاره كرد.
سطح زیر كشت مركبات در سال ۱۳۸۱ حدود ۲۵۱ هزار هكتار و میزان تولید آن در همین سال حدود ۹/۳ میلیون تن بوده است. لازم به ذكر است كه ظرفیت تولید مركبات كشور با همین سطح زیركشت، بیش از میزان فوق‌الذكر است؛ اما خسارات سنگین ناشی از بیماری‌های درختان مركبات، این ظرفیت را كاهش داده است. از جمله این بیماری‌ها می‌توان به جاروی جادوگر و تریستیزای مركبات اشاره نمود كه در مواردی، به معضلات منطقه‌ای و حتی ملی تبدیل شده‌اند. متأسفانه هیچ درمان قطعی برای این دو بیماری وجود ندارد و تنها راه مبارزه با آن‌ها پیشگیری است كه در این زمینه، بیوتكنولوژی می‌تواند راهكارهای مناسبی ارائه دهد. تولید نهال‌های عاری از بیماری ( با روش ریزازدیادی)، تشخیص نهال‌های آلوده و حذف آن‌ها از نهالستان‌ها و باغات (تولید كیت‌های تشخیصی) و اصلاح پایه‌های مقاوم از جمله مهم‌ترین این راهكارها هستند كه به كمك بیوتكنولوژی امكان‌پذیر است.
●●نتیجه‌گیری
با توجه به مطالب ارائه شده، لزوم توجه و اهتمام بیش از پیش مسئولان و برنامه‌ریزان كشور، به ویژه متولیان زیست‌فناوری، به جنبه‌های تقریباً فراموش‌ شدهٔ بیوتكنولوژی كاملاً احساس می‌شود. چرا كه در اغلب موارد مذكور، كشور ما در عین برخورداری از ظرفیت‌های بالای تولیدی، در زمرهٔ واردكنندگان عمدهٔ محصولات یاد شده قرار دارد.
دلایل مختلفی برای كم‌توجهی به برخی از حوزه‌های بیوتكنولوژی در كشور بیان می‌شود. اما به نظر می‌رسد سه دلیل عمدهٔ این موضوع، موارد زیر باشند:
۱-تدوین استراتژی، برنامه‌ریزی و تعیین اولویت‌های بیوتكنولوژی در كشور غالباً توسط تعداد معدودی از متخصصان این رشته انجام می‌شود كه در اكثر مجامع تصمیم‌گیری بیوتكنولوژی حضور دارند. لذا در این موارد، همواره دست عدهٔ كثیری از متخصصان بیوتكنولوژی از تصمیم‌گیری‌های ملی كوتاه می‌ماند، ضمن اینك كمتر از همكاری دیگر متخصصان، مانند استراتژیست‌ها، برنامه‌ریزان، اقتصاددانان و مدیران كارآزموده استفاده می‌شود. این موضوع باعث شده كه اكثر تصمیمات كلان بیوتكنولوژی كشور، توسط افراد محدود و تقریباً ثابتی اتخاذ شود كه در زمینه‌های خاصی دارای تخصص و تجربه هستند؛ بدیهی است در این بین هر كسی سنگ تخصص خود را به سینه می‌زند و آن را برجسته‌تر معرفی می‌كند. بنابراین، همیشه حوزه‌هایی از بیوتكنولوژی كه متخصصان آن، در مجامع تصمیم‌گیری شركت ندارند، كمتر مورد توجه قرار گرفته و لذا در تدوین سیاست‌های آموزشی، پژوهشی و تولیدی كشور، جایگاه مناسبی برای آن‌ها منظور نمی‌شود.
۲-به نظر می‌رسد، دیدگاه اغلب متخصصان و محققان به بیوتكنولوژی، دیدگاهی صرفاً علمی است تا كاربردی. تعداد محدود شركت‌های تولیدكنندهٔ محصولات بیوتكنولوژی، مؤید ضعف در بهره‌گیری كاربردی از این فناوری در كشور است.
در واقع تا به امروز، یكی از مهم‌ترین اهداف بهره‌گیری از بیوتكنولوژی در كشور، تولید مقاله بوده است، در حالی كه بیوتكنولوژی یك فناوری است ( و نه علم) و یك فناوری با تولید محصول و رفع نیازهای انسانی معنی پیدا می‌كند. البته طبیعی است كه از نتایج تحقیقات در حوزهٔ فناوری، مقاله‌هایی هم حاصل شود، اما باید توجه داشت كه تنها دستاورد این تحقیقات و هدف اصلی آن مقاله نیست. این مشكل، ریشه در فقدان ادبیات و تعاریف روشن از علم و فناوری در كشور دارد.
۳-شاخص‌های ارزیابی علم و فناوری هم در كشور تفكیك نشده‌اند و هر دو با معیارهای مشترك سنجیده می‌شوند كه البته مهم‌ترین این معیارها « تولید مقاله » است.
با این توضیح، تفاوت چندانی بین یك بیولوژیست و یك بیوتكنولوژیست در كشور وجود ندارد و هر دو به دنبال تولید علم ( آن هم از نوع مقاله) هستند. نكتهٔ جالب اینكه، برخی از مؤسسات و مراكز تحقیقاتی بیوتكنولوژی برای هر مقالهٔ چاپ شده، پاداش‌های قابل توجه مالی را در نظر می‌گیرند تا انگیزهٔ تولید مقاله را بالا ببرند. ضمن اینكه معمولاً مهم‌ترین معیار ارزیابی افراد در مراكز تحقیقات فناوری كشور، تعداد مقالات چاپ شده توسط هر فرد است.
این مسائل باعث شده است كه محققان بیوتكنولوژی كشور به دنبال موضوعاتی باشند كه مورد علاقهٔ مجلات علمی خارجی است و امكان پذیرش مقالات در آن موضوعات بیشتر است. با این توضیح، می‌توان پیش‌بینی كرد كه جهت‌گیری این گونه تحقیقات نیز براساس علاقمندی مجلات خارجی تعیین می‌شود و نه مزایا و نیازهای كشور. در نتیجه، بسیاری از حوزه‌های كاربردی بیوتكنولوژی كه از مزیت‌های مناسبی در كشور برخوردار هستند، تنها به دلیل اینكه مورد توجه مجلات خاصی قرار ندارند، به دست فراموشی سپرده شده و نیازهای واقعی كشور هم‌چنان باقی می‌ماند.