شیرین‌سازی زیرآبی؛ راهکار بحران آب شاید در عمق دریاها نهفته باشد
شیرین‌سازی زیرآبی؛ راهکار بحران آب شاید در عمق دریاها نهفته باشد
از کیپ‌تاون گرفته تا تهران، لیما و فینیکس، ده‌ها شهر در سراسر جهان درحال‌حاضر با کمبود آب دست‌وپنجه نرم می‌کنند. طبق پیش‌بینی سازمان ملل، در پنج سال آینده تقاضای جهانی برای آب شیرین می‌تواند به‌طور چشمگیری از عرضه پیشی بگیرد. اکنون چندین شرکت به منبع غیرمنتظره‌ای برای یافتن راه‌حل روی آورده‌اند: کف اقیانوس.
ایده شیرین‌سازی آب در اعماق دریا (Subsea Desalination) برپایه جداسازی نمک از آب اعماق دریا استوار است. چنانچه این فناوری در مقیاس وسیع عملی شود، می‌تواند به شکل چشمگیری مشکل دسترسی به آب را در جهان کاهش دهد.
به‌نوشته‌ی ساینتیفیک امریکن، هزینه‌ها و نیاز بالای انرژی، مانع از آن شده است که شیرین‌سازی آب در بیشتر نقاط جهان به روشی رایج تبدیل شود. در گذشته، شیرین‌کردن آب شامل جوشاندن آب دریا و تبدیل بخار آن به مایع بود و این روش کاملاً حرارتی انرژی زیادی مصرف می‌کرد. بعدها روش چندمرحله‌ای تبخیر ناگهانی جایگزین شد که در آن با تغییر دما و فشار، آب شور به طور ناگهانی به بخار تبدیل می‌شود. در ۲۵ سال گذشته، اسمز معکوس بیشتر رواج پیدا کرده است. در این روش، با استفاده از فشار بالا، آب شور از غشایی با منافذ بسیار ریز عبور داده می‌شود تا فقط مولکول‌های آب رد شوند و نمک باقی بماند.
سازمان ملل هشدار داده است که به زودی تقاضای آب شیرین ممکن است از عرضه پیشی بگیرد
اسمز معکوس از تقطیر کارآمدتر است، اما برای تحت فشار قرار دادن میلیون‌ها گالن آب دریا و عبوردادن آن از فیلترها، انرژی زیادی نیاز است. حالا تصور کنید اگر بتوانیم با استفاده از فشار طبیعی موجود در صدها متر زیر آب، این کار را به‌طور طبیعی انجام دهیم چه می‌شود؟
در شیرین‌سازی زیرآبی، واحدهای اسمز معکوس در عمق حدود ۵۰۰ متری غوطه‌ور می‌شوند و در آنجا فشار هیدرواستاتیک عظیم، عمل جداسازی آب از نمک را انجام می‌دهد. سپس آب تصفیه‌شده به ساحل پمپاژ می‌شود. هرچند ممکن است این ایده بلندپروازانه به‌نظر برسد، هم‌اکنون چندین نمونه آزمایشی در حال فعالیت هستند و شرکت‌های سازنده امیدوارند این فناوری بتواند شیرین‌سازی ارزان و در مقیاس بزرگ را از رویا به واقعیت تبدیل کند.
بیشتر بخوانید
یکی از شرکت‌های فعال در زمینه نمک‌زایی از آب در عمق دریا، فلوشن (Flocean) در اسلو است. الکساندر فوگلسانگ، بنیان‌گذار و مدیرعامل این شرکت می‌گوید فناوری انقلابی جدیدی در کار نیست، بلکه در اصل یک پمپ زیرآبی وجود دارد که هوشمندانه با فناوری موجود غشا و فیلتر ترکیب شده است. صرفه‌جویی در انرژی (فلوشن بین ۴۰ تا ۵۰ درصد کمتر از تصفیه‌خانه‌های مرسوم انرژی مصرف می‌کند) و همچنین سیستم‌های ماژولاری که بدون نیاز به مهندسی اختصاصی، می‌توان آن‌ها را در نقاط مختلف اعماق دریا مستقر کرد، از جنبه‌های جدید کار به شمار می‌روند.»
کف دریا مزایای دیگری هم دارد: این منطقه نسبت به آب‌های کم‌عمق‌تر، باکتری و میکروارگانیسم‌های کمتری دارد و دما و فشار آن تقریباً ثابت است. فوگلسانگ می‌گوید شرایط عمق دریا قابل پیش‌بینی و در ۳۶۵ روز سال یکسان است؛ درحالی‌که واحدهای ساحلی با مشکلاتی مانند شکوفایی جلبکی، رواناب رودخانه‌ها، طوفان‌ها و تغییرات فصلی دما مواجه‌اند. همچنین، در اعماق دریا نیاز کمتری به پیش‌تصفیه شیمیایی وجود دارد و چون تجهیزات زیر آب قرار دارند، دیگر نگرانی مردم از ساخت تأسیسات بزرگ و ناخوشایند در کنار ساحل مطرح نیست.
چالش‌های پیش رو
با وجود مزایای شیرین‌سازی زیرآبی نسبت به تأسیسات زمینی، این فناوری هنوز برای تولید تجاری با چالش‌هایی روبه‌رو است. اول از همه، هزینه آن هنوز زیاد است. حتی در تصفیه‌خانه‌های بزرگ در خاورمیانه که از انرژی خورشیدی فراوان بهره می‌برند، شیرین‌سازی زمینی چندین برابر گران‌تر از استخراج آب از چاه‌ها یا دریاچه‌ها است. حتی اگر فناوری زیرآبی هزینه شیرین‌سازی زمینی را ۴۰ درصد کاهش دهد، باز هم روش نسبتاً گرانی برای به دست آوردن آب آشامیدنی خواهد بود.
اثرات زیست‌محیطی روش شیرین سازی آب در اعماق دریا بر حیات دریایی و چرخه کربن باید بررسی شود
نضال هلال، بنیان‌گذار مرکز تحقیقات آب دانشگاه نیویورک در ابوظبی که بیش از ۳۰ سال در حوزه مهندسی تصفیه آب فعالیت کرده، می‌گوید: «باید به خاطر داشت که پس از شیرین‌سازی، هنوز باید آب را از عمق تا ۶۰۰ متری بالا پمپاژ کرد. آزمایش‌های اولیه امیدوارکننده‌اند، اما این فناوری هنوز در مقیاس بزرگ اثبات نشده است.»
انرژی تجدیدپذیر ارزان‌تر باعث می‌شود شیرین‌سازی آب در زیر دریا مقرون‌به‌صرفه‌تر شود. پیشرفت‌های فناوری هم به این کار کمک می‌کنند. مثلاً گروه تحقیقاتی هلال درحال ساخت غشاهای اسمز معکوس رسانای الکتریکی است که با دفع یون‌های نمک و ناخالصی‌ها، خود را تمیز نگه می‌دارند. این غشاها فاصله زمانی بین تعمیرات را بیشتر می‌کنند، در حالی که فوگلسانگ می‌گوید با غشاهای فعلی این فاصله معمولاً دو تا سه سال است.
نگرانی‌های زیست‌محیطی و محدودیت جغرافیایی
طرفداران فناوری شیرین‌سازی زیر آب می‌گویند این فرایند تاثیر کمی بر حیات زیر دریا خواهد داشت، اما برخی کارشناسان خواستار پژوهش بیشتر برای بررسی اثرات آن بر اکوسیستم‌های دریایی هستند. آدینا پیتان، استاد مؤسسه علوم دریایی دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز، می‌گوید در عمق ۵۰۰ متری، موجودات زیادی زندگی می‌کنند. ناحیه نیمه‌تاریک دریا که از ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ متری امتداد دارد، محل زندگی جانورانی مانند نهنگ، ماهی مرکب و عروس دریایی است و نقشی مهم در چرخه کربن و گردش مواد مغذی ایفا می‌کند. بنابراین شرکت‌ها باید اطمینان یابند که برداشت آب و دفع شورابه حاصل، به حیات دریایی یا این فرایندها آسیب نزند.
فناوری جدید همچنین به دلیل عمق موردنیاز، در تمام نقاط ساحلی قابل استفاده نیست. بسیاری از شهرهای ساحلی روی فلات‌های قاره‌ای گسترده قرار دارند، به این معنا که آب عمیق از ساحل فاصله زیادی دارد. از این نظر، سواحل با شیب تند ایده‌آل هستند؛ زیرا عمق سریعاً افزایش می‌یابد و نیاز به لوله‌کشی طولانی و پرهزینه نیست.
چشم‌انداز آینده
فوگلسانگ معتقد است مشکل اصلی نه فنی و مهندسی، بلکه هماهنگ‌کردن مشتریان، دولت‌ها و سرمایه‌گذاران است. فلوشن در حال ساخت نخستین واحد بزرگ شیرین‌سازی زیرآبی جهان در سواحل نروژ است و قراردادی برای تأمین آب یک مجتمع صنعتی از سال ۲۰۲۶ دارد. شرکت هلندی واتِرایز نیز نخستین مشتری صنعتی خود را جذب کرده و قصد دارد امسال ساخت واحدی در خلیج عقبه (دریای سرخ) را آغاز کند. در آمریکا، شرکت اوشن‌ول نمونه آزمایشی خود را نزدیک لس‌آنجلس می‌آزماید.
بیشتر بخوانید
به‌احتمال زیاد، قراردادهای بلندمدت دولتی برای فراگیر شدن شیرین‌سازی زیرآبی ضروری خواهند بود، اما دستیابی به آن‌ها ساده نیست. فوگلسانگ می‌گوید: «صنعت زیرساخت آب بسیار محافظه‌کار است و از آنجا که پروژه‌های جدید بسیار گران‌اند، هیچ‌کس نمی‌خواهد اولین کسی باشد که به فناوری جدیدی به‌طور کامل اعتماد می‌کند.»
هلال می‌گوید باور دارد که شیرین‌سازی زیرآبی می‌تواند روزی به طور گسترده عملی شود و آب مورد نیاز شهرها را تأمین کند، اما رسیدن به مقیاس واقعی شهری ممکن است یک دهه یا بیشتر زمان ببرد.
منبع : زومیت
