راهکاری تازه برای تأمین آب آشامیدنی در مناطق دوردست

به گزارش گروه پژوهش خبرگزاری علم و فناوری آنا، احسان هوشفر؛ دانشیار گروه تبدیل انرژی دانشکدگان فنی دانشگاه تهران درباره ضرورت و اهمیت این پژوهش گفت: یکی از مشکلات اساسی که بسیاری از کشورها در حال حاضر با آن روبرو هستند، مشکل تأمین آب شیرین است. حدود 70% سطح زمین را آب فراگرفته اما درصد کمی از آن (حدود 4%) شیرین است. افزایش جمعیت و گسترش صنایعِ نیازمند به آب، موجب مصرف روزافزون آب شیرین شده است، به نحوی که هم‌اکنون بسیاری از کشورها از جمله کشور ما، درگیر چالش اساسی در تأمین آب شیرین مصرفی خود هستند و در آینده نیز بر تعداد این کشورها افزوده خواهد شد.

سرپرست آزمایشگاه بیوانرژی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران، درباره نوآوری این پژوهش گفت: در این پژوهش، راهکاری تازه برای شیرین‌سازی آب دریا مطرح شده است که رطوبت‌زنی-رطوبت‌زدایی یا به اختصار HDH نام دارد و الهام‌گرفته از فرایند تولید باران است. در واقع استفاده از سیستم‌های نمک‌زدایی برای شیرین‌سازی آب دریا که یکی از راه‌های مرسوم تأمین آب شیرین است، به روش‌های متعدد انجام می‌شود و هر یک از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند.

به گفته وی، مزیت روش معرفی‌شده در این تحقیق، مصرف کمتر انرژی نسبت به روش‌های دیگر است؛ به‌طوری‌که می‌توان از گرمای اتلافی سیستم‌های دیگر در آن استفاده کرد. در این پژوهش یک واحد نمک‌زدایی مستقل با استفاده از HDH، پنل‌های خورشیدیِ تولید همزمان برق و گرما (PVT) و چیلر تراکمی، برای تأمین آب پایدار مناطق دورافتاده‌ای که به آب دریا دسترسی دارند، پیشنهاد شده است. عملکرد سیستم به این شکل است که پنل خورشیدی برق مورد نیاز برای چیلر و گرمای مورد نیاز برای HDH را تأمین می‌کند و آب دریای ورودی توسط کندانسور چیلر پیش‌گرم می‌شود. به این شکل، عملکرد کلی سیستم در تولید آب شیرین، به شکل قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌یابد.

این پژوهشگر حوزه ترمودینامیک و زیست انرژی، درباره بهینه‌سازی انجام‌شده در این سیستم توضیح داد: مدل‌سازی این سیستم با اعمال یک شبکه عصبی مصنوعی صورت گرفت و بهینه‌سازی سه هدفه با استفاده از الگوریتم ژنتیک بر روی نتایج انجام شد. اهداف این بهینه‌سازی شامل بیشینه ساختن تولید آب شیرین، کمینه ساختن هزینه و بیشینه ساختن بازدهی سیستم بود. نتایج نشان داد که این سیستم از نظر فنی و اقتصادی در تولید آب شیرین قابل رقابت با دیگر واحدهای نمک‌زدایی برای مناطق دورافتاده است. هم‌چنین، به دلیل انتخاب درست مبرّد و بهره‌گیری از انرژی تجدیدپذیر، با محیط زیست هم سازگاری دارد.

عضو هیئت علمی دانشگاه تهران در پایان افزود: این پژوهش، راه را برای آینده‌ای هموار می‌کند که در آن آب سالم برای همه مردم، صرف‌نظر از محل سکونت، به صورت پایدار در دسترس باشد.

این پژوهش به تازگی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشکدگان فنی دانشگاه تهران به راهنمایی احسان هوشفر دانشیار گروه تبدیل انرژی و مشاوره علیرضا جلالی عضو هیئت علمی این گروه و سرپرست آزمایشگاه سامانه‌های نمک‌زدایی و پالایش آب، توسط اسحق صفرزاده رواجیری و با همکاری محمدرضا حسنلو دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی انجام شده، راهکار تازه‌ای برای تأمین آب آشامیدنی در مناطق دوردست مطرح شده است.

یافته‌های این پژوهش در قالب مقاله‌ای در مجله Sustainable Cities and Society با ضریب تأثیر ۱۱.۷ از سوی انتشارات الزویر منتشر شده است و از طریق پیوند زیر در دسترس است:
Techno-economic analysis and tri-objective optimization of a novel HDH desalination with PVT and vapor-compression chiller for sustainable water supply in remote areas