شیرینسازی آب با الهام از چرخه طبیعی
جهان امروزی در آستانه ورود به سه بحران جدی انرژی، آب و محیط زیست است. با توجه به اینکه منبع اصلی تامین انرژی اکثر کشورهای جهان بر اساس سوختهای فسیلی بنا شده و پیشبینی میشود سوختهای فسیلی شامل گاز طبیعی، نفت خام و زغال سنگ در همین سده حاضر پایان پذیرند، یافتن منابع جایگزین انرژی پایدار بسیار ضروری و حیاتی به نظر میرسد.
انرژی خورشیدی نه تنها منبع مطمئن لایزالی است که به رایگان در دسترس بشر قرار دارد بلکه به خاطر تمیز بودن، به گذر مطمئن از بحران زیستمحیطی نیز کمک شایانی خواهد کرد. همچنین به نظر میرسد استفاده از انرژی خورشیدی قادر است مساله بحران تامین آبشیرین مصرفی را که امروزه به عنوان یک بحران جدی برای آینده بشر محسوب میشود، برطرف کند.
تهیه آبی شیرین با الهام از طبیعت
امروزه استفاده از انرژی پاک خورشیدی برای به دست آوردن آبشیرین در اغلب کشورهای گرمسیری متداول است و به نظر میرسد با توجه به شرایط اقلیمی گرم و خشک ایران، استفاده از این انرژی، مناسبترین انتخاب برای شیرینسازی آب باشد.
اصغر حاجی سقطی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران، اصول تمام آبشیرینکنهای خورشیدی را تقریبا مشابه تهیه آبشیرین در چرخه طبیعت دانست و گفت: در طبیعت آبهای تبخیرشده از سطح دریاها و اقیانوسها، ابرها را به وجود میآورند. در این تبخیر و جا به جایی طبیعی، مواد محلول از جمله نمکها تبخیر نشده بنابراین بارش به صورت برف و باران به حالت آبشیرین نازل میشود. همچنین این آب میتواند تبدیل به دریاچههای آبشیرین و برف کوهها شود. برف کوهها نیز به مرور به لایههای زیرین زمین نفوذ کرده و به آبهای زیرزمینی تبدیل میشود.
وی اظهار کرد: طبیعت این چنین آبشیرین را در اختیار ما قرار داده است، اما برای تمام مصارف ما کافی نیست بنابراین برای تامین مایحتاج خود لازم است به صورت مصنوعی اقدام به تهیه آبشیرینکنیم.
وی گفت: اصولا برای شیرین کردن آب از 2 طریق انجماد یا تقطیر و تبخیر استفاده میکنند، اما سادهترین آبشیرینکنها، آبشیرینکنهای تقطیری به 2 صورت یکطرفه یا دوطرفه هستند. معمولا در انتهای این دستگاه تشتکی به رنگ سیاه وجود دارد. وقتی آفتاب به شیشه میخورد این تابش به صفحه سیاه بازتاب داده میشود. این صفحه سیاه انرژی حرارتی نور را جذب میکند و آب شور را به تدریج داغ مینماید. آب شور به دلیل اینکه فضا بسته است، بخار میشود و به صفحه شیشهای شیبدار برخورد میکند و اختلاف هوای بیرون و داخل سیستم باعث میشود بخار به محض برخورد به سطح شیشهای تقطیر شود. از آنجا که این شیشهها شیبدار هستند، قطره آب تقطیر شده از شیشهها به سمت پایین سر میخورد. در انتهای این ناودانی ظروف جمعآوریکننده آبشیرین وجود دارد که آبشیرین وارد آنجا میشود. وی با اشاره به فرمول یک، یک، یک آبشیرینکنهای خورشیدی گفت: هر مترمربعی که مقابل انرژی خورشیدی قرار گیرد در یک سال میتواند یک مترمکعب آبشیرین تولید کند. اگر این عدد را تقسیم بر 360 روز سال کنیم میتوانیم روزی معادل 3 تا 5/3 لیتر به ازای هر مترمربع تهیه کنیم بنابراین برای اینکه بتوانیم آبشیرین بیشتری مثلا برای مصارف کشاورزی در مزارع به دست آوریم باید سطح این آبشیرینکن را زیاد کنیم.
کمبود آب و عوامل محدودکننده آن
با این که در حال حاضر سهچهارم کره زمین را آب اقیانوسها و دریاها و یکچهارم آن را خشکیها تشکیل دادهاند، اما کمبود آب یکی از مهمترین عوامل محدودکننده محیط زندگی و کشاورزی و عدم توسعه صنایع است. در حقیقت بدون آب زندگی و پیشرفت ممکن نیست. اقیانوسها یکی از بزرگترین منابع ذخیره آب بوده، اما با داشتن حدود 5/3 درصد وزن ناخالص شامل املاح مختلف و انواع نمک، استفاده مستقیم از این آبها در بیشتر موارد غیرممکن است.
نکته: استفاده از انرژی خورشیدی قادر است مساله بحران تامین آبشیرین مصرفی را که امروزه به عنوان یک بحران جدی برای آینده بشر شناخته میشود، برطرف کند
حاج سقطی درخصوص چرایی این اشکال، سختی آب را 2 نوع موقتی و دائم عنوان کرد و گفت: زمانی که آب را به جوش برسانیم، املاحی درته ظرف یا سماور تهنشین میشود که به آنها سختی موقت میگوییم، اما سختیهای دائمی آنهایی هستند که حتی با جوشاندن نیز از بین نمیروند بنابراین در این نوع از آبها باید مواد سختگیری محلول شود تا سختی آن املاح مانند سولفات گرفته شود.
وی گفت: درصد املاح محلول اقیانوسها و دریاها نسبت به عمقهای مختلف متفاوت است چون آب مصرفی در ساختمانهای مسکونی و صنعت و کشاورزی و شرب، هر یک مشخصات خاصی دارند که با آب اقیانوسها و دریاها مطابقت نمیکند بنابراین حذف قسمت اعظم املاح آب اقیانوسها و انجام پارهای تغییرات در ترکیبات آنها قبل از مصرف، حتمی و ضروری است. مثلا آب آشامیدنی نباید بیش از 1000 میلیگرم در لیتر املاح داشته باشد یا آبی که در کشاورزی مصرف میشود حداکثر املاح مجاز آن 5000 میلیگرم در لیتر است.
وی افزود: در صنعت نیز آبهای سخت با املاح زیاد، علاوه بر امکان خوردگی با ایجاد رسوب در لولهها و دستگاهها، مشکلاتی در تاسیسات ایجاد کرده و سرمایههای هنگفتی را به هدر میدهند و با این ترتیب آب اقیانوسها و دریاها با داشتن 35 گرم در لیتر از مواد محلول، به هیچ عنوان نمیتوانند مستقیما در صنعت و کشاورزی و شرب مورد استفاده قرار گیرند.
تامین آب شرب مناطق محروم
آب شرب مانند هوای پاک از ملزومات حیاتی انسان است، اما در حال حاضر به دلیل گسترش سرزمینهای خشک و ایجاد صحراهای ماسهای، بحران کمآبی و خشکسالی، به صورت کاهش سفرههای آبهای زیرزمینی و افزایش شوری آنها، سهم زیادی در تخریب اقتصاد کشورهای صحرایی دارد به طوری که طبق آمارها هماکنون بیش از یک میلیارد نفر از 6 میلیارد جمعیت انسانی در کره زمین دسترسی به آب شرب مناسب ندارند و همه ساله به دلیل آلودگیها و بیماریهای ناشی از آب غیربهداشتی در حدود 6 میلیون کودک جان خود را از دست میدهند. مناطق محروم و جنوبی کشور ما نیز از این امر مستثنی نبوده و هر ساله با شیوع فصل گرما شاهد افزایش آمار مرگ و میر ناشی از برخی بیماریهای واگیردار مانند وبا در کشور هستیم. آیا میتوان با بهکارگیری از این انرژی طبیعی آبشیرین و بهداشتی تهیه کرد و مانع پدید آمدن این بیماریها شد؟
داوود فدایی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر نیز در پاسخ به این سوال گفت: برای تامین آب آشامیدنی این مناطق 2 نوع سیستم پیشنهاد میشود. نخست سیستم اسمز معکوس که همان سیستمهای تصفیه آب آشامیدنی زیر سینکی است. در این نوع سیستم 2 نوع پمپ وجود دارد که میتوان برای تامین انرژی الکتریکی این پمپها از سلولهای خورشیدی استفاده کرد. این سیستم با استفاده از برق خورشیدی در مناطق دورافتاده و محرومی که املاح آبشان زیاد است به کار برده میشوند. نوع دوم، سیستم تبخیری ـ تقطیری است. در این سیستم نور خورشید پس از تماس به کلکتور باعث گرم شدن روغن سیکل داخل محفظه میشود. بالطبع گرم شدن روغن، باعث بخار شدن آب و عمل تقطیر و به دست آمدن آب مقطر میشود. در حال حاضر این دو سیستم، متداولترین سیستمهای دنیا هستند.
رئیس انجمن صنایع خورشیدی ایران همچنین با توجه به این که برخی ساکنان مناطق محروم و روستایی توان مالی خرید چنین تجهیزاتی را ندارند، گفت: دولت باید به جای دادن یارانه به مردم، این تجهیزات خورشیدی را به مردم ارائه دهد زیرا در این صورت ضمن کارآفرینی و تولید اشتغال، دیگر نیازی به استفاده از برق یا گاز نیست. در نهایت این مناطق دیگر نیازی به یارانه نخواهند داشت بنابراین اگر مبلغ یارانه یک خانوار 4 نفری را طی یک ماه حساب کنیم معادل 160 هزار تومان میشود یعنی بیش از یک میلیون تومان در سال. در صورتی که برای تجهیز شدن به این سیستم فقط سالی 100 هزار تومان نیاز داریم. تفاضل این اعداد در سال عدد قابل توجه و تاملی است که باید در این بخش اندیشه شود. به گفته فدایی، با اجرایی شدن این طرح 100 درصد مناطق محروم روستایی از داشتن آب سالم برخوردار خواهند شد زیرا این کار اجرایی شده و در فضای کاغذ نمانده است.
نایبرئیس انجمن علمی انرژی خورشیدی ایران با اشاره به شیوع هر ساله وبا در مناطق جنوبی و محروم کشور افزود: برای پیشگیری از این معضل ما به وزارت بهداشت پیشنهاد کردیم به جای تخصیص بودجه جهت مبارزه با وبا، برای پیشگیری از این بیماری هزینه کند و به عبارت دیگر با نصب این آبشیرینکنها در مناطق روستایی و محروم بتوانیم از بروز سالانه این بیماری جلوگیری به عمل آوریم، اما متاسفانه وزارت بهداشت اعلام کرد ما بودجهای برای پیشگیری نداریم، اما اگر وبا در کشور شیوع پیدا کند، پول دارو و درمانش را میپردازیم.
فرزانه صدقی / جامجم
تازه ها
گوناگون
پیشنهاد سردبیر
در تپش این هفته، ماجرای فریب و تعرض در پوشش عرفانهای دروغین و رمالی را بررسی کردیم
پشت پرده اتاقهای دود و طلسـم
