خشکسالی یکی از مشکلات مهمی است که مردم در تمام
نقاط جهان با آن روبرو هستند ، پژوهشگران مختلف دنیا به بررسی ،
طراحی و ارائه سیستم های مختلف تولید یا تصفیه آب می پردازند.
در پی کمبود آب مداوم در سراسر دنیا و شرایط خشکسالی های
اخیر در غرب ایالات متحده امریکا و برخی از نقاط مختلف جهان،
محققان و پژوهشگران بسیاری به تحقیق و بررسی و ارائه طرح های
مختلف و جدید در رابطه با تکنولوژی های آب پرداختند تا بتوانند
با خشکسالی مقابله کنند.
در این مقاله قصد داریم با انواع فناوری و تکنولوژیهایی که
در تولید آب کمک می کند آشنا شویم.
آب شیرین کن
دستگاه آب شیرین کن ، آب دریا را از طریق دریچه های فشار
بالا و غشاهای نیمه تراوا به آب نوشیدنی و قابل خوردن تبدیل
می کند . در واقع به طور سنتی این فرآیند گران و انرژی بر است
که با کمک تکنولوژی و نوآوری های اخیر می توان آن را به گزینه ای
مناسب و با دوام تبدیل ساخت .
گل آفتاب گردان
دستگاه های آب شیرین کن برای مقابله با خشکسالی موثر و کارآمد
هستند اما از نظر زیبایی و چشم انداز مناسب نیستند . استفاده از
سولارهایی به شکل گل آفتابگردان که به طور هم زمان
از یک سیستم خنک کننده مایع استفاده می کنند،
به طور بالقوه قادر است دو برابر یک دستگاه کوچک آب
شیرین کن،آب آشامیدنی آماده کرده و انرژ ی خورشیدی
تولید کند . این سیستم برای آپارتمان ها ، هتل ها و بیمارستان ها
بسیار مناسب خواهد بود .
بازیافت
بازیافت آب در موارد استفاده مجدد و احیای سیستم های
فاضلاب و بازگرداندن آن به سفره های آب زیر زمینی و یا مخازن
به کار می رود . همراه با دستگاه های آب شیرین کن ، می توان
با فن آوری های موجود برای استفاده در مقیاس های بزرگ آن را
بهینه سازی کرد . پروژه آب خالص با سه روش مختلف
فیلتراسیون غشایی ، اسمز معکوس ، و ضد عفونی ماوراء بنفش ،
آب فاضلاب را پیش ازلوله کشی آب بازیافت به مخازن آب ، مورد
عمل تصفیه قرار می دهد .
کانال های پیش از تاریخی
شهر لیما پس از قاهره به عنوان دومین شهر بزرگ بیابانی
جهان شناخته می شود وبرای قرن ها از مشکلات کمبود آب رنج برده
است . با یک ابتکار جدید با استفاده از احیای کانال های سنگی
باستانی می توان آب رااز رودخانه های رشته کوه آند به این منطقه کشاند .
قابل ذکر است که این کانال ها مربوط به دوره پیش از تمدن اینکاها
(تمدن سرخپوستان امریکای جنوبی) بین 500 تا هزار میلادی بوده است .
در اینجا شایان ذکر است در ایران قنات یا کاریز که قرن‌ها و هزاره‌ها از
اختراع آن می‌گذرد. اما کاریز همچنان بهترین راه حل برای سازگاری با
شرایط اقلیمی بسیاری از مناطق کویری ایران است.
توری های مه
فکر و ایده برداشت آب از مه با شبکه های توری مه از مدت ها پیش
بیان شده است . و برخی از پروژه های بزرگ و مهم این سیستم را در نقاط
مختلف جهان آزمایش کردند که قابل توجه ترین آنها در شیلی بوده است .
چند سال پیش ایمک هولر (Imke Hoehler)دانشجوی آلمانیرشته طراحی ،
یک شبکه تور مه قابل حمل و تاشورا طراحی وساخته است که به طور بالقوه
می تواند روزانه در شرایط مناسب بیست لیتر آب از مه برداشت کند .
سیستم عملکرد میکروسکوپی گیاهان رطوبت گیر
دانشمندان ژاپنی ، پژوهشی درباره عملکرد میکروسکوپی از گیاهان
رطوبت گیر در طراحی نسل جدید سیستم های جمع آوری آب ارائه داده اند .
تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که این گیاهان با استفاده ازموهای
مخروطی شکل برای گرفتن و ذخیره آب اقدام کرده ، سپس با تغییر شکل آن رطوبت
را در شرایط خشک رها کرده و منتشر می سازند . این تیم تحقیقاتی امیدوار هستند
که با تکنولوژی فیبر پیشرفته بتوانند به تکثیر آنها بپردازند .
کاپیتان کرک
خشکسالی جهانی و کمبود آب می تواند وحشتناک باشد اگر غیر قابل
حل به نظر رسد . ویلیام شاتنردر یک فیلم علمی – تخیلی پیشتازان فضا
نقش کاپیتان کرک را ایفا کرده است. او بهمراه نویسنده علمی تخیلی به
تازگی طرحی برای لوله کشی آب از شمال غربی اقیانوس آرام
به بخش خشک کالیفرنیا ارائه داده اند که البته جزئیات طرح دارای
ابهاماتی است. اما خطوط لوله کشی آب از راه دور و در مسیر های
طولانی سابقه ای تاریخیدر ایالات متحده امریکا دارد و در این رابطه چند پروژه
در مراحل مختلف ، در حال اجرا است .
بیل گیتس واومنی پروسسور(Bill Gates & the Omniprocessor S 100)
طراحی و ساخت این سیستم توسط شرکت مهندسی Janicki Bioenergy
مستقر در واشنگتن بوده و با استفاده از گرما گنداب و فاضلاب را به آب
تبدیل می کند . این شرکت کمک مالی خود را از
بنیاد بیل و ملیندا گیتس (Bill and Melinda Gates) دریافت کرده است.
برنامه ریزان این طرح در حال بررسی اجرای آن بر روی فاضلاب یک جامعه صد
هزار نفری هستند. در این سیستم فاضلاب را به شدت حرارت داده تا حدی که
کامل خشک شود و بخار آب حاصل از آنرا را پس از طی مراحل مختلف تصفیه و
به آب آشامیدنی تبدیل می کند .
برج آب ورکا
عملکرد این برج بر اساس مفاهیم به دست آوردن آب از مه طراحی
شده است و مهندسین سازنده آن برای خلق چنین چیزی، موفق به
دریافت جایزه نیز شده‌اند. همانطور که در تصویر قرار گرفته نیز مشاهده
می‌کنید، یک سیلندر بزرگ که از چوب بامبو ساخته شده،
در قسمت مرکزی و به صورت عمودی قرار می‌گیرد و دور آن نیز حجم
زیادی از مش بازیافت شده،پیچیده می‌شود. البته شاید توضیح علمی
روش تصفیه آب در این برج کمی پیچیده باشد،
اما می‌توانیم به صورت کلی بگوییم که در این روش، آب از مه، بخار و
رطوبتی که در هوا وجود دارد،به دست می‌آید. مردم می‌توانند در سایه بانی
که برای این برج در نظر گرفته شده، استراحت
نموده و حتی ز آب تصفیه شده آن نیز استفاده کنند.
The Pipe پایپ جدیدترین پروژه شیرین کردن آب دریا
به تازگی استارت پروژه‌ای جدید در کالیفرنیا به منظور شیرین
کردن آب دریا زده شده که “The Pipe” ( لوله) نام دارد. طبق گفته
مهندسین کارخانه تولید آب آشامیدنی The Pipe قادر خواهد بود
تا 1.5 میلیارد گالون آب شیرین تولید کند.این کارخانه آب شیرین کن
که در دریاشناور بوده و نیروی مورد نیاز خود را از طریق انرژی خورشیدی
تأمین می‌کند، با تکیه بر روش‌های الکترومغناطیسی، آب شور دریا را به
حمام‌های حرارتی وارد کرده و آب آشامیدنی را تولید می‌کند.
تراشه آب نانو (Water Nano Chip)
شاید هزینه‌ای که تولید آب سالم دارد، مانع استفاده آن توسط
بسیاری از افراد تشنه و نیازمند باشد. به همین دلیل محققین تلاش
کرده‌اند تا با توسعه و به کارگیری روش‌های نوین، دست به تولید
آب آشامیدنی بزنند.سال 2014 بود که محققین دانشگاه آستین و
تگزاس در همکاری با محققینی از دانشگاه ماربورگ آلمان، تراشه آب
نانو را که قادر به ایجاد فضای الکتریکی کوجکی بود، تولید کردند.
در ابتدای کار، اعلام شد که این تراشه می‌تواند با توجه به ظرفیت
باتری‌اش، آب دریا را تصفیه کند. در واقع کاربران می‌توانستند به کمک
این تراشه و حمل آن، آب دریا در مناطق مختلف را به آب
قابل شرب تبدیل کرده و از آن مصرف کنند.
پروژه انرژی موج کارنگی پِرت
انرژی موج کارنگی (Carnegie Wave Energy) نام شرکتی
استرالیایی است.که وظیفه آن علاوه بر تصفیه آب شور، تولید
انرژی تجدیدپذیر از امواج دریا نیز هست. همانطور که در تصویرنیز
مشاهده می‌کنید، در پروژه بزرگ انرژی موج کارنگی پِرت
(Carnegie Perth Wave Energy Project)، دستگاهی شناور
در سواحل پِرت، مرکز ایالت استرالیای غربی در کشور استرالیا،
مسئولیت تولید الکتریسیته از محیط و امواج دریا را دارد.
این وسیله غوطه ور با داشتن نیروی240 کیلوواتی وبندی
که آن را به کف دریا متصل می‌کند،زمانی که با امواج در تماس باشد،
آب را به کمک پمپ‌های هیدرولیک به بخش داخلی و
توربین‌های قدرتی خود کشانده و به واسطه یک سیستم
آب شیرین کن و با استفاده ازنیروی الکتریسیته که پیشتر به کمک
امواج آب تولید شده است، اقدام به تولید آب آشامیدنی می‌کند.
مابقی نیروی الکتریسیته نیز برای تأمین نیروی مورد نیاز کل شبکه،
مصرف می‌شود. شاید بتوان این پروژه بزرگ را یکی اصلی‌ترین
منابع دسترسی به آب سالم
برای مردم شهر پرت (Perth) در نظر گرفت.
استخراج چند لیتر آب از هوا توسط ژل
یک غشای ژلی ارزان قیمت و جدید قادر است روزانه بیش
از ۶ لیتر آب آشامیدنی از هوای خشک
بیابانی بیرون بکشد.محققان دانشگاه “تگزاس در آستین”
یک پرده ژلی ارزان قیمت ابداع کرده‌اندکه می‌تواند روزانه چندین
لیتر آب را حتی از هوای بسیار خشک بگیرد. این ژل از دو ماده اصلی
و ارزان و رایج تشکیل شده است. یکی سلولز که از دیواره سلولی
گیاهان به دست می‌آیدو دیگری، صمغ گیاهی به نام “کونیاکو”(konjac)
که یک افزودنی غذایی پرمصرف است. این دو جزء در کنار هم
کار می‌کنند تا یک لایه ژل ایجاد کنند که می‌تواند آب را از هوا جذب کند
و سپس بدون نیاز به انرژی
زیادی آن را آزاد کند.”کونیاکو”با نام علمی”Amorphophallus konjac”
گیاهی از تیره گل‌شیپوریان است در ژاپن، چین، کره و میانمار به عنوان
یک گیاه خوراکی کشت می‌شود.
نحوه کار این غشا بدین ترتیب است که ابتدا ساختار متخلخل صمغ،
آب را از هوای اطراف خود جذب می‌کند. در عین حال، سلولز به
گونه‌ای آب گریزطراحی شده است که با یک گرمای
ملایم، آب جذب شده را آزاد کند. ساخت این ژل نسبتاً ساده است
مواد اولیه با هم مخلوط می‌شوند وسپس درقالب ریخته
می‌شوند و ظرف دو دقیقه ترکیب می‌شوندو یکدست می‌شوند.
سپس بعد از انجماد خشک می‌شود و از قالب جدا و
آمادهکار می شود.اساساً می‌توان آن را به هر شکلی که لازم است،
ساخت و نسبتاً به راحتی و با هزینه کم آن را در مقیاس انبوه تولید کرد.
این غشای ژلی در آزمایشات توانست مقدار شگفت انگیزی
آب را از هوا خارج کند. این ماده در رطوبت نسبی ۳۰ درصدی می‌تواند
۱۳ لیتر آب در روز به ازای هر کیلوگرم ژل تولید کند و
حتی زمانی که رطوبت فقط به ۱۵ درصد کاهش یابد که حتی برای
هوای خشک بیابانی نیز کم است همچنان می‌تواند بیش از ۶ لیتر
آب در روز به ازای هر کیلوگرم ژل تولید کند.
این یک پیشرفت بزرگ نسبت به سایر دستگاه‌های برداشت آب است
که در طول این سال‌های اخیر گزارش شده است.
بالاترین مقدار تاکنون ۸.۶۶ لیتر، آن هم در هوایی با رطوبت بسیار بالاتر از
۱۵ درصد بوده است.همچنین سایر روش‌ها و دستگاه‌ها در رطوبت
۳۰ درصدی به رکورد تولید ۵.۸۷ لیتری رسیده‌اند.
محققان می‌گویند با ایجاد لایه‌های ضخیم‌تر، بسترهای جاذب یا
دیگر آرایه‌های این ماده،کارایی این پرده ژلی جدید را می‌توان حتی
بیشتر بهبود بخشید.شاید مهم‌تر از همه این باشد که تولید این
ماده بسیار ارزان است و به ازای هر کیلوگرم تنها ۲ دلار آمریکا
هزینه دارد.این یکی دیگر از عوامل مهم در گسترش این
فناوری ورساندن آن به مناطق دورافتاده وکشورهای درحال توسعه است،
جایی که بیشتربه آن نیازاست.
