چند سالی می‌شود که فناوران در پی یافتن راه‌حلی برای تولید آب شیرین در حجم بالا هستند تا اینکه مجله علمی Earth در گزارشی خبر از تولید آب شیرین از بخار آب دریا داد. به گفته دانشمندان با گرم‌تر شدن زمین، بخار آب اقیانوس‌ها که خود یکی از گازهای گلخانه‌ای است، رو به افزایش است و اگر بتوان از این بخار در راستای تامین آب موردنیاز بشر استفاده کرد، تا حدی موفق به کنترل بحران خواهیم شد. آنها معتقدند تامین آب شیرین از بخار اقیانوس‌ها افزون بر اینکه مقرون به صرفه است، منجر به تامین پایدار امنیت آب شیرین در جهان هم می‌شود.صمت در این گزارش ضمن بررسی وضعیت بحران آب در سالی که گذشت، به تشریح فرآیندهای نوین تامین آب شیرین در جهان و سپس در ایران پرداخت.

بحران آب، دامن قاره سبز را هم گرفت

با نگاهی گذرا به آمارهای سازمان جهانی هواشناسی متوجه می‌شویم که سال ۲۰۲۲ برای بشر به‌لحاظ مساله اقلیم مطلوب نبود و زنگ خطر بحران آب از امریکای‌شمالی گرفته تا افریقا، اروپا و آسیا به‌صدا درآمد. آب دریاچه‌ها و رودخانه‌ها در چندین کشور به‌شدت کاهش یافت و تغییرات اقلیمی، محصولات کشاورزی زیادی را تهدید کرد. ان‌بی‌سی‌نیوز در گزارشی آورده است که در ماه مارس، یک موج گرمایی، هند و پاکستان را فرا گرفت و باعث شد دست‌کم ۹۰ نفر جان خود را از دست بدهند. گفتنی است، دمای هوا در برخی نقاط به ۴۶ درجه سلسیوس رسید. مطالعه‌ای که در ماه مه از سوی یک تیم اقلیم‌شناس انجام شد، نشان داد که به‌دلیل تغییرات اقلیمی، احتمال اینکه این منطقه از جهان، هر ساله چنین گرمایی را تحمل کند، ۳۰برابر بیشتر از گذشته است، همچنین براساس گزارش سازمان جهانی هواشناسی (WMO)، شاخ افریقا در سال ۲۰۲۲ ، طولانی‌ترین خشکسالی خود را در ۴۰ سال گذشته تجربه کرد. سازمان‌های بشردوستانه هشدار دادند که خشکسالی طولانی‌مدت، مشکلات ناامنی غذایی را برای بیش از ۵۰ میلیون نفر در منطقه تشدید خواهد کرد، اما قاره سبز هم از این شرایط جان سالم به‌در نبرد. گزارش اولیه‌ای که در ماه آگوست توسط کمیسیون اروپا منتشر شد، نشان داد که خشکسالی‌های اروپا در سال ۲۰۲۲ دست‌کم در ۵۰۰ سال اخیر بی‌سابقه بوده است. براساس این گزارش، در ماه اوت، هشدار خشکسالی در دوسوم قاره اروپا به‌صدا درآمد. گفتنی است، بارندگی کم در ماه‌های تابستان و شرایط خشکسالی طولانی بر محصولات تابستانی در بخش‌هایی از ایتالیا، آلمان، فرانسه، اسپانیا، پرتغال و مجارستان فشار وارد کرد. در کل، بنا بر اعلام سازمان جهانی بهداشت، سالانه ۱.۶ میلیون نفر بر اثر بیماری‌های اسهالی ناشی از کمبود آب آشامیدنی سالم و همچنین بهداشت اولیه جان خود را از دست می‌دهند.

برداشت اضافی  ۱۴۰ میلیارد مترمکعبی از آب‌های زیرزمینی

شواهد حاکی از آن است که در حال ‌حاضر برداشت اضافی از ظرفیت منابع آب‌های زیرزمینی در کشور به ۱۴۰ میلیارد مترمکعب رسیده که این رقم بسیار بزرگ و تبعات آن متاسفانه وخیم است که از نتایج آن، می‌توان به نشست زمین و مصرف بی‌اندازه انرژی اشاره کرد. عباسقلی جهانی، از مدیران اسبق وزارت نیرو دراین‌باره به صمت گفت: طبق اعلام رسمی وزارت نیرو، برداشت از منابع آب‌های سطحی در بیشتر حوضه‌های آبریز و منابع آب قابل‌برنامه‌ریزی بیش از حد بوده است و در وجه عرضه با مشکل جدی کمبود آب مواجه شده‌ایم. به‌همین دلیل است که امروزه شاهد انتقال‌های عجیب و غریب یا شیرین کردن آب دریا هستیم.

این کارشناس بااشاره به راهکار موثر برای حل بحران آب گفت: باتوجه به شرایط گفته‌شده، در حال‌ حاضر هزینه‌های تامین آب اضافی برای عرضه به‌شدت در حال افزایش است؛ راهکار اصلی برای مقابله و مواجهه با این مشکل این است که به‌سمت کنترل مصرف و تقاضای آب برویم، اما نباید مردم را متهم اصلی بحران آب در کشور بدانیم، چرا که مدیریت غلط منابع باعث شد که امروز کشور با کمبود جدی آب مواجه شود.

وی افزود: کنترل تقاضا و ایجاد تعادل میان با عرضه آب، نیازمند تحولات عمده‌ای در رویکرد مدیریت آب است. ما نمی‌توانیم با اتخاذ روش‌های گذشته و تنها با اتکا به فناوری به این هدف دست یابیم. درباره کاهش مصرف آب نیازمند همکاری و مشارکت واقعی تک‌تک آحاد جامعه هستیم و باید از سرمایه‌های اجتماعی نهایت استفاده را ببریم. در واقع باید به‌طورکلی، تمام آحاد مردم و جامعه و به‌طوراخص بخش خصوصی با یکدیگر همکاری کنند و مشارکت واقعی انجام گیرد تا بتوانیم مولفه مدیریت تقاضا را سروسامان دهیم.

تامین آب از بالای سر اقیانوس‌ها

در جدیدترین پژوهش‌ها، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که برداشت بخار آب اقیانوسی می‌تواند راه‌حلی عملی و پایدار برای افزایش منابع محدود آب شیرین در مکان‌های مختلف در سراسر جهان باشد. ذخایر بی‌حد و حصری از آب شیرین به‌شکل بخار آب در بالای اقیانوس‌های زمین وجود دارد، اما در حال‌ حاضر دست‌نخورده باقی مانده است. براساس یک مطالعه جدید، به رهبری دانشگاه ایلینوی Urbana-Champaign، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های جدید با قابلیت برداشت بخار آب اقیانوسی می‌تواند راه‌حلی عملی و پایدار برای افزایش منابع محدود آب شیرین در مکان‌های مختلف در سراسر جهان باشد.

سایت Earth دراین‌باره نوشت، دانشمندان شروع به ارزیابی ۱۴ مکانی کردند که دچار تنش آبی در سراسر جهان بودند. آنها این مکان‌ها را از نظر امکان‌سنجی ساختاری فرضی که می‌تواند بخار آب را از بالای اقیانوس گرفته و آن را به آب شیرین متراکم کند، موردمطالعه قرار دادند. با انجام تحلیل‌های جوی و اقتصادی خبر از قرارگیری سازه‌های فرضی فراساحلی به عرض ۲۱۰ و ارتفاع ۱۰۰ متر، دادند. در واقع پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که جذب رطوبت روی سطوح اقیانوس‌ها توسط این سازه‌ها می‌تواند برای بسیاری از مناطق تحت تنش آبی در سراسر جهان امکان‌پذیر باشد و آب شیرین را برای مراکز بزرگ جمعیت نیمه‌گرمسیری فراهم کند.

عفیفه رحمان، سرپرست این تیم تحقیقاتی گفته است: پیش‌بینی‌های اقلیمی نشان می‌دهد که شار بخار اقیانوسی در طول زمان افزایش می‌یابد و حتی منبع آب شیرین بیشتری را فراهم می‌کند. بنابراین، ایده‌ای که ما پیشنهاد می‌کنیم تحت تغییرات آب‌وهوایی قابل اجرا خواهد بود. این یک رویکرد بسیار موثر برای سازگاری با تغییرات آب‌وهوایی، به‌ویژه برای جمعیت‌های آسیب‌پذیری است که در مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان زندگی می‌کنند.

آب را روی هوا می‌زنند

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور موفق شدند با استفاده از یک هواژل هوشمند، هوا را به آب پاک و تمیز تبدیل کنند، در حالی‌ که این هواژل نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد. این تیم نوعی هواژل فوق‌سبک ساخته‌اند که کمی شبیه اسفنج به‌نظر می‌رسد و به همان شکل کار می‌کند، اما برای بیرون کشیدن آبی که از هوای اطراف جذب می‌کند، نیازی به فشار دادن آن نیست. علاوه بر این، برای استخراج آب موردنیاز به باتری نیازی ندارد. پژوهشگران می‌گویند یک کیلوگرم از این هواژل در یک روز مرطوب در سنگاپور، روزانه ۱۷ لیتر آب تولید می‌کند. ترفند این روش در استفاده از پلیمرها است که مولکول‌های بلندی هستند که در هواژل جمع شده‌اند. این پلیمر دارای یک ساختار شیمیایی است که باعث جذب آب و همچنین دفع آن می‌شود. بنابراین، این هواژل هوشمند مولکول‌های آب را از هوا جذب می‌کند، آنها را به‌شکل مایع متراکم می‌کند و آب حاصل را بیرون می‌دهد. علاوه بر این، هنگامی‌که نور آفتاب کافی باشد، این هواژل برای دفع آب سریع‌تر هم عمل و ۹۵ درصد بخار آب درون هواژل را به آب مایع تبدیل می‌کند. گفتنی است، سنگاپور دارای آب‌وهوای مدیترانه‌ای و گرم و مرطوب است که رطوبت بالای آن امکان ساخت و استفاده چنین دستگاهی را می‌دهد.

آب از دست دانش‌بنیان‌ها می‌چکد

در ادامه علی‌اکبر بابالو، یکی از صاحبان شرکت‌های دانش‌بنیان ایرانی در زمینه تولید دستگاه‌های تصفیه آب و آب‌شیرین‌کن در گفت‌وگو باصمت گفت: آب‌شیرین‌کن‌ها به‌طورمعمول برای اقلیم‌هایی به‌کار می‌روند که آب آنها شور است، اما نیاز کل کشور در زمینه دستگاه‌های تصفیه آب است. نکته اساسی این است که در بسیاری از مواقع، آبی که مصرف می‌کنیم، شور نیست، اما دارای یک‌سری آلودگی‌ها و مواد مضری است که می‌توان با یک فرآیند تصفیه ساده آن را رفع کرد. در نهایت، در بیشتر مناطق مختلف کشور جز اهواز، قم و دیگر شهرهایی که آب شوری دارند، نیازی به تولید دستگاه‌های آب‌شیرین‌کن که نرخ بالایی هم دارد، نیست.

وی با اشاره به تولید دستگاه تصفیه آب با غشای سرامیکی گفت: در دستگاه‌های معمولی، تصفیه آب به روش اسمز معکوس انجام می‌شود که به هیچ املاح مضر و غیرمضری اجازه ورود به مخزن را نمی‌دهد و آنها را حذف می‌کنند، بنابراین هیچ‌گونه املاح مفید و غیرمفیدی در آب حاصل از تصفیه این دستگاه‌ها وجود ندارد. حال اگر املاح مفیدی مانند کلسیم، منیزیم و آهن در آب وجود نداشته باشد، خوردن طولانی‌مدت آن‌ به تلخی هم می‌گراید و ساختار اسیدی دارد و باعث بروز انواع ناراحتی‌های قلبی و کلیوی می‌شود.

بابالو گفت: دستگاهی که تولید کردیم، املاح مفید آب را نگه می‌دارد و با غشای سرامیکی، املاح و مواد معلق مضر را حذف می‌کند. به‌عبارت‌دیگر، کلسیم، منیزیم و آهن را حذف نمی‌کند، اما تمام ذرات معلق در ابعاد نانومتری را حذف می‌کند و اجازه عبور به این ذرات را نمی‌دهد. این دستگاه اندازه کوچکی دارد و می‌توان به استفاده عموم مردم در خانه‌ها بیاید. این سیستم بدون برق و فشار الکتریسیته کار و در واقع با فشار آب کار می‌کند و هدررفت آب بسیار پایینی دارد.

سخن پایانی

آمارها حاکی از آن است که 80 درصد از کل منابع آب تجدیدشونده در کشور ما مصرف می‌شود؛ این عدد در بحث‌های توسعه پایدار، عدد بسیار بالایی است و باید ۲۰ تا ۳۰ درصد باشد. به‌گفته کارشناسان، اگر نگاه کوتاهی به شاخص‌های توسعه پایدار عربستان بیندازیم، می‌فهمیم که میزان مصرف آب این کشور به‌مراتب بالاتر از میزان بارش آن است. آنها این کسری را از شیرین‌سازی آب تامین می‌کنند. عربستان کشوری است که از منابع آب نامتعارف برای کسری آب خود بهره می‌گیرد و کمتر از منابع تجدیدپذیر استفاده می‌کند. استفاده از منابع آب نامتعارف نیازمند دسترسی و بکارگیری فناوری‌های پیشرفته است. به‌همین دلیل شاید بیراه نباشد که بگوییم امروز در کنار مدیریت صحیح و تغییر نگرش در بحث استفاده از آب، فناوری می‌تواند فرشته نجات آب در نظر گرفته شود. فعالان عرصه صنعت تصفیه آب و شیرین‌سازها معتقدند باتوجه به شرایط اقلیمی کشورمان و وضعیت بارش آن، امروزه بیش از هر زمان دیگری نیازمند دستگاه‌های فناورانه برای بازگردانی آب‌های مصرفی به چرخه مصرف شهری هستیم، در واقع برای مقابله با بحران کم‌آبی باید تا جایی که می‌توانیم از منابع آبی تجدیدشونده کمتر استفاده کنیم و منابع آبی غیرمتعارف را موردبهره‌برداری قرار دهیم.