اندی کوربلی -2 آوریل 2024-لیز مارتین – Unsplash
دانشمندان سیستم جدیدی با انرژی خورشیدی برای تبدیل آب شور به آب آشامیدنی تازه ایجاد کرده اند که به گفته آنها می تواند به کاهش خطر ابتلا به بیماری های خطرناک ناشی از آب مانند وبا کمک کند.
از طریق آزمایش‌هایی در جوامع روستایی، آنها نشان دادند که این فرآیند بیش از 20 درصد ارزان‌تر از روش‌های سنتی است و می‌توان آن را در مکان‌های روستایی در سراسر جهان مستقر کرد.
با تکیه بر فرآیندهای موجود که آب های زیرزمینی شور را به آب شیرین تبدیل می کند، محققان کالج کینگ لندن، با همکاری MIT و موسسه هلمهولتز برای سیستم های انرژی تجدیدپذیر، سیستم جدیدی ایجاد کردند که سطوح ثابتی از آب را با استفاده از انرژی خورشیدی تولید می کرد و آن را در یک مقاله ای که اخیراً در Nature Water منتشر شده است
از طریق فرآیندی به نام الکترودیالیز کار می‌کند که نمک را با استفاده از مجموعه‌ای از غشاهای تخصصی جدا می‌کند که یون‌های نمک را به جریانی از آب نمک هدایت می‌کنند و آب را تازه و قابل آشامیدن می‌گذارند. محققان با تنظیم انعطاف‌پذیر ولتاژ و سرعت جریان آب نمک در سیستم، سیستمی را توسعه دادند که با نور خورشید متغیر تنظیم می‌شود و در عین حال میزان آب آشامیدنی تازه تولید شده را به خطر نمی‌اندازد.
با استفاده از داده‌هایی که ابتدا در روستای چلرو در نزدیکی حیدرآباد در هند جمع‌آوری شد و سپس با بازآفرینی این شرایط روستا در نیومکزیکو، تیم با موفقیت تا 10 متر مکعب یا چندین وان حمام آب شیرین را تبدیل کرد. این برای 3000 نفر در روز کافی بود و این روند بدون توجه به انرژی خورشیدی متغیر ناشی از پوشش ابر و باران ادامه داشت.
دکتر وی هه از دپارتمان مهندسی کینگز کالج لندن معتقد است که فناوری جدید می تواند مزایای زیادی برای جوامع روستایی به همراه داشته باشد و نه تنها عرضه آب آشامیدنی را افزایش دهد، بلکه مزایای سلامتی نیز به همراه داشته باشد.
وی گفت: «با ارائه یک جایگزین ارزان و سازگار با محیط زیست که می‌تواند خارج از شبکه راه‌اندازی شود، فناوری ما جوامع را قادر می‌سازد تا از منابع آب جایگزین (مانند سفره‌های زیرزمینی عمیق یا آب شور) برای رسیدگی به کمبود آب و آلودگی در منابع آب سنتی استفاده کنند.»
این فناوری می‌تواند منابع آب موجود برای جوامع را فراتر از منابع سنتی گسترش دهد و با تامین آب از منابع نمکی آلوده، ممکن است به مبارزه با کمبود آب یا شرایط اضطراری غیرمنتظره در هنگام مختل شدن منابع آب معمولی، برای مثال مانند شیوع اخیر وبا در زامبیا، کمک کند.
در جمعیت روستایی جهان، 1.6 میلیارد نفر با کمبود آب مواجه هستند که بسیاری از آنها به ذخایر تحت فشار آب های زیرزمینی در زیر سطح زمین متکی هستند.
با این حال، در سراسر جهان 56 درصد از آب های زیرزمینی شور و نامناسب برای مصرف هستند. این مسئله به ویژه در هند رایج است، جایی که 60 درصد از زمین دارای آب شور غیرقابل آشامیدن است. در نتیجه، نیاز مبرمی به روش‌های نمک‌زدایی کارآمد برای ایجاد آب آشامیدنی شیرین ارزان و در مقیاس وجود دارد.
فناوری نمک‌زدایی سنتی یا به باتری‌های پرهزینه در سیستم‌های خارج از شبکه یا یک سیستم شبکه برای تامین انرژی لازم برای حذف نمک از آب متکی است. با این حال، در مناطق روستایی کشورهای در حال توسعه، زیرساخت های شبکه می تواند غیرقابل اعتماد باشد و تا حد زیادی به سوخت های فسیلی متکی است.
ایجاد یک فناوری نمک‌زدایی «شبیه باتری» کم‌هزینه، اتکا به فناوری باتری برای استفاده از انرژی خورشیدی متناوب در برنامه‌های خارج از شبکه را از بین می‌برد و امکان مقرون به صرفه بودن را برای جوامع روستایی در کشورهای در حال توسعه مانند هند فراهم می‌کند.
سیستم ما با حذف کامل نیاز به یک سیستم شبکه و کاهش اتکا به فناوری باتری تا 92 درصد، می‌تواند دسترسی مطمئن به آب آشامیدنی سالم، کاملاً بدون انتشار، در محل و با تخفیف تقریباً 22 درصدی را برای افرادی که در مقایسه با روش‌های سنتی به آن نیاز داریم.»
این سیستم همچنین پتانسیل استفاده در خارج از مناطق در حال توسعه را دارد، به ویژه در کشاورزی که تغییرات آب و هوایی منجر به ذخایر ناپایدار آب شیرین برای آبیاری می شود.
این تیم قصد دارد از طریق همکاری با شرکای محلی، دسترسی به فناوری را در سراسر هند افزایش دهد. فراتر از این، تیمی از MIT همچنین قصد دارد یک استارت آپ برای تجاری سازی و تامین مالی این فناوری ایجاد کند.
در حالی که ایالات متحده و بریتانیا شبکه های پایدارتر و متنوع تری نسبت به بسیاری از کشورها دارند، آنها همچنان به سوخت های فسیلی متکی هستند. با حذف سوخت‌های فسیلی از معادله بخش‌های تشنه انرژی مانند کشاورزی، می‌توانیم به تسریع انتقال به خالص صفر کمک کنیم.»
“گام بعدی برای ما این است که این فناوری کم هزینه را برای سایر شرکت ها به کار ببریم.عواملی مانند تصفیه فاضلاب و تولید قلیایی برای قلیایی تر کردن اقیانوس برای کمک به جذب بیشتر CO2 از جو. با اتخاذ این رویکرد نه تنها می‌توانیم کشاورزی را کربن‌زدایی کنیم، بلکه می‌توانیم مزایای زیست‌محیطی و آب و هوایی گسترده‌تر را نیز کاهش دهیم.»
