فناوری‌های آب برای جلوگیری از خشکسالی(قسمت اول)

گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا- نسترن صائبی؛ گفته می‌شود که از هر 10 نفر جمعیت جهان فقط یک نفر به صورت مستمر به آب آشامیدنی دسترسی دارد. در تلاش برای مقابله با این مشکل که اساسی‌ترین مساله بشر به شمار می‌رود، مهندسان از سرتاسر جهان مجموعه وسیعی از دستگاه‌های کوچک و بزرگ را برای تولید آب خالص توسعه داده‌اند.

هر ساله نوآوری‌هایی برای اینکه پروسه تولید آب را ساده‌تر، ارزان‌تر و قابل‌حمل‌تر کنند، بروز می‌کنند و همه آنها هدف‌شان این است که به میزان کافی آب آشامیدنی برای 663 میلیون نفری تولید کنند که در جهان از کمبود آب رنج می‌برند.

راهکارهایی که در این زمینه ارائه شده است شامل روش‌های تراکمی برای تبدیل هوا به آب، شیرین کردن آب شور دریا یا توزیع تراشه‌های خالص‌سازی نوری UV می‌شود ولی با این رویکرد که مردم معمولی در خانه‌هایشان و با هزینه‌ای اندک می‌توانند از آنها استفاده کنند. البته تعداد کمی از این فناوری‌ها هم در خارج از آزمایشگاه‌ها کاربرد دارند ولی در عوض می‌توانند میلیاردها گالن آب پاک تولید کنند.

به طور کلی راهکارهای تامین آب در جهان شامل شیرین‌سازی آب دریا، تصفیه آب‌های آلوده، بازیافت آب فاضلاب و تولید آب از طرق مختلف از هوا و مه می‌شود.

در ادامه به فناوری‌هایی که برای تولید آب یا بازیافت آب ابداع شده است، می‌پردازیم:

برج آب «وارکا»

برج آب وارکا برای اولین بار با ایده‌ای جالب و کاربردی تولید روزانه 100 لیتر آب آشامیدنی سالم از هوا مطرح شد. این برج برای اولین بار در مناطق روستایی اتیوپی شروع به کار کرد و به عنوان راهی برای کمک به جوامعی که به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند در نظر گرفته شد. هر برج از یک قاب بامبو، تور مشبک قابل بازیافت و تجدیدپذیر و یک مخزن آب تشکیل شده که به راحتی می‌تواند توسط شش فرد روستایی در تنها چهار روز سر هم شود.

هر برج حدود 90 کیلوگرم وزن دارد و از چهار واحد تشکیل شده است که با پارچه‌های مخصوص پوشانده شده‌اند. برج وارکا می‌تواند رطوبت موجود در هوا، مثل آب باران، مه و شبنم را جمع‌آوری کند. این سیستم خیلی خوب و ساده طراحی شده و از ساختارهای طبیعی مثل برآمدگی‌های کاکتوس و کندوی موریانه الهام گرفته شده است.

برج وارکا نقش مهمی در فرهنگ و اکوسیستم اتیوپی دارد. این نوآوری درخشان زائیده افکار طراح ایتالیایی آرتور ویتوری است. مطالعات نشان می‌دهد که تنها 34 درصد از مردم اتیوپی به آب سالم دسترسی دارند. ماموریت سازندگان برج آب ورکا تغییر این موضوع با کمک ابزاری است که از نظر محیط زیستی و مالی پایدار است و مستقیما در اختیار افرادی قرار می‌گیرد که به آن نیاز دارند.

​ ​​

سازندگان این برج‌ها قصد دارند تا سال 2019 این محصول جالب را به تولید انبوه برسانند.

تصفیه‌کننده ریز فرابنفش

در خیلی از نقاط دنیا آب وجود دارد ولی به دلیل آلودگی خود یا آلودگی محیط زیستی آب قابل آشامیدن نیست. سیستم‌های تصفیه آب اغلب گران قیمت و زمان‌بر هستند اما محققان دانشگاه استنفورد و لابراتوار شتاب‌دهنده SLAC به‌تازگی یک تصفیه‌کننده آب فرابنفش خانگی ساخته‌اند که به اندازه یک بند انگشت است و می‌تواند در مدت 20 دقیقه تا 48 ساعت بسته به آلودگی آب، آن را تصفیه کند.

اگرچه این محصول راه زیادی تا تولید انبوه دارد، لابراتوار مربوطه نمونه‌های اولیه آن را آزمایش کرده و نتایج آن نشان می‌دهد که این سیستم می‌تواند اولین گام در جهت ساخت نسل جدیدی از تصفیه‌کننده‌های آب باشد که آب آلوده را به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند.

لوله شناور عظیم مبتنی بر سلول خورشیدی

طراحان کالیفرنیایی موفق به طراحی و توسعه یک لوله غول پیکر شدند که با استفاده از انرژی خورشیدی و تولید برق می‌تواند آب‌ شور را به آب آشامیدنی تبدیل کند. در واقع این لوله عظیم و زیبا ترکیبی از هر دو کارآیی تولید برق و آب شیرین است. این لوله می‌تواند آب شور را بدون وجود عوارض‌ جانبی ناشی از تولید برق، به آب شیرین تبدیل کند.

پنل‌های خورشیدی که در روی این لوله قرار دارند قدرتی را فراهم می‌کنند تا آب دریا از طریق یک فرآیند فیلتراسیون الکترومغناطیسی که در زیر استخر درون لوله قرار دارد پمپاژ شود و طی یک فرآیند شیرین سازی به آب آشامیدنی خوراکی تبدیل شود.

به گفته طراحان این فناوری، این لوله بزرگ و زیبا بسیار درخشان است و از اسکله سانتا مونیکا به وضوح دیده می‌شود. این لوله قادر به تولید 10 هزار مگاوات ساعت انرژی در هر سال است که با این میزان می‌تواند 4/5 میلیارد لیتر یا 1/5 میلیارد گالن آب آشامیدنی تولید کند.

آب آشامیدنی به دست آمده از این دستگاه در نهایت به شبکه آب آشامیدنی شهری هدایت خواهد شد و در دسترس مردم سانتا مونیکا قرار خواهد گرفت.

بزرگ‌ترین دروگر مه

کارشناسان در کشورهای شیلی، مراکش و فیلیپین، روشی برای تولید آب با استفاده از مه غلیظ ایجاد کرده‌اند که روشی کم هزینه، پاک و کارآمد برای تولید آب است. این روش می‌تواند روش خوبی برای مقابله با بحران آب باشد.

پنا بلانکا یک منطقه کشاورزی در کشور فیلیپین است. این منطقه یک منطقه خشک ساحلی مه‌گیر است که در آن شرایط برای ایجاد مه غلیظ وجود دارد و باد نیز با سرعتی نسبتا بالا می‌وزد و اهالی این منطقه از این شرایط برای تولید آب استفاده می‌کنند.

استفاده از این روش برای تولید آب برای در دهه 1950 در شیلی به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفت. در این روش مه به سمت تورهای مشبک هدایت می‌شود و پس از آن متراکم می‌شود و در نهایت مه متراکم شده، به آب تبدیل می‌شود و قطرات آب کم کم در محفظه‌ای جمع می‌شوند و میزان زیادی از آب را تشکیل می‌دهند. آب تولید شده به وسیله این روش در محفظه‌ای به مساحت 140 متر مربع جمع‌آوری می‌شود و روزانه 840 لیتر به این روش تولید می‌شود که بین 49 مزرعه‌دار منطقه تقسیم می‌شود و به این صورت آب مورد نیاز دام‌ها و محصولات کشاورزی تامین می‌شود.

در پروژه‌ای به نام Dar Si Hmad در مراکش، از همین فناوری برای تولید آب با بهره‌گیری از مه استفاده می‌شود ولی آب تولید شده در این پروژه آنقدر تمیز است که می‌توان از آن به عنوان آب شرب استفاده کرد. این تور مه‌گیر در مراکش بزرگ‌ترین نوع خود است و با داشتن مساحتی بالغ بر 600 متر مربع، به‌راحتی می‌توان شش ماه از سال از آن آب تولید کرد. به گفته کارشناسان، هر 0/8 متر مربع از این تور مه‌گیر روزانه تا 17 گالن آب آشامیدنی تمیز تولید می‌کند. جالب است بدانید که پمپ‌هایی در این سیستم تعبیه شده‌اند که با انرژی خورشید کار می‌کنند و آب تمیز را به 400 ساکن محلی می‌رسانند که تا قبل از این به‌سختی به آب آشامیدنی دسترسی داشتند.

تراشه آب نانو

یکی از دلایلی که موجب می‌شود بسیاری از افراد تشنه و نیازمند آب آشامیدنی بمانند، هزینه بالای تولید آب سالم است. از این رو محققان به دنبال راهی هستند که بتوانند با به کارگیری روش‌های نوین، از آب آلوده آب پاک تولید کنند.

در این راستا، محققان دانشگاه آستین و تگزاس با همکاری محققان دانشگاه ماربورگ آلمان، تراشه نانویی شخصی طراحی کردند که قادر به ایجاد فضای الکتریکی کوچکی است. این تراشه با توجه به ظرفیت باتری‌اش قادر به تصفیه آب دریاست. در واقع افراد می‌توانند به کمک این تراشه، آب دریا را در مناطق مختلف به آب قابل شرب تبدیل و مصرف کنند.

البته پس از مدتی این پروژه به دست شرکتی نوپا به نام «اقیانوس تکنولوژی» افتاد و دیگر خبری از روند توسعه آن نشد.

پروژه انرژی موج «کارنگی پرت»

پروژه انرژی موج کارنگی پرت دو وظیفه اصلی برعهده دارد؛ یکی تولید انرژی تجدیدپذیر از حرکت اقیانوس و دیگری شیرین کردن آب دریا به طور همزمان.

در پروژه بزرگ انرژی موج کارنگی پرت، دستگاهی شناور در سواحل پرت، مرکز ایالت استرالیای غربی در کشور استرالیا، مسئولیت تولید برق از محیط و امواج دریا را دارد. این وسیله غوطه‌ور با داشتن نیروی 240 کیلوواتی و بندی 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 می‌کشاند و به واسطه یک سیستم آب شیرین‌کن و با استفاده از نیروی برق که پیش‌تر به کمک امواج آب تولید شده است، اقدام به تولید آب آشامیدنی می‌کند.

بقیه نیروی برق نیز برای تامین نیروی مورد نیاز کل شبکه، مصرف می‌شود. شاید بتوان این پروژه بزرگ را یکی اصلی‌ترین منابع دسترسی به آب سالم برای مردم شهر پرت در نظر گرفت.