10 سپتامبر 2021 توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر
تقاضای روزافزون برای آب تمیز چالش‌های زیادی و به زودی ایجاد می‌کند. در حال حاضر، نقشه راه جدید اتحادیه ملی برای نوآوری در آب می‌تواند صنایع را برای سرمایه گذاری در امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها راهنمایی کند، بنابراین ما می‌توانیم نمک، فاضلاب و سایر مواد زائد را بارها و بارها بازیافت کنیم.
کشاورزی حدود 90 درصد از کل مصرف آب را در غرب ایالات متحده و حدود 80 درصد را در بقیه کشور تشکیل می‌دهد.
امسال، خشکسالی، آتش سوزی وحشیانه و موج شدید گرما، زمین‌های کشاورزی را غبار آلود و مراتع را به چمن زار تبدیل کرده است که برای تغذیه دام‌ها نامناسب است. بدون تأمین آب کافی، کشاورزان و دامداران با محدودیت‌های بی‌سابقه‌ای در زمینه تامین آب مورد نیاز خود برای دهه‌ها روبرو هستند.
اما حتی بدون خشکسالی‌های تاریخی، تقاضای روزافزون برای آب پاک با کمبود مواجه می‌شود. مدیران آب در 40 ایالت ایالات متحده انتظار دارند که بخشی از ایالات آن‌ها تا سال 2024 دچار کمبود شوند. اما راه حلی در انتظار تخلیه رواناب، زمین‌های کشاورزی و حتی اقیانوس وجود دارد.
با افزایش ناامنی آب و افزایش جمعیت، کشور می‌تواند از منابع غیرمتعارف مانند آب شور و فاضلاب برای کشاورزی (از جمله آبیاری و مدیریت حیوانات)، خنک‌کننده ترموالکتریک، معدن، استخراج نفت و گاز، فرآیندهای صنعتی و تولیدی، مراقبت پارک‌ها و گورستان‌های شهر و حتی آب آشامیدنی استفاده کند.
با این حال، موانع تکنولوژیکی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی جریان اقتصاد دایره‌ای آب را متوقف می‌کند – جایی که می‌توان آب را بارها و بارها بازیافت کرد. به همین دلیل است که اتحادیه ملی برای نوآوری در آب (NAWI) به تازگی یک نقشه راه اصلی منتشر کرده است تا به سرمایه‌گذاری در زمینه فناوری‌های ملی (و بین المللی) در آینده کمک کند که نه تنها به سیراب ماندن محصولات زراعی و تغذیه مناسب دام‌ها کمک می‌کند، بلکه اطمینان حاصل می‌کند که هیچ کس تشنه نمی‌ماند.
وزارت انرژی ایالات متحده NAWI را در سال 2019 برای تسریع در توسعه فن آوری‌های نمک زدایی با کارایی انرژی، که نمک و سایر ناخالصی‌ها را از آب شور و فاضلاب استخراج می‌کند، تشکیل داد. هدف آن‌ها این است که چنین دستگاه‌هایی در 10 سال آینده برای 90 درصد از منابع غیر متعارف، آب تمیز با کیفیت (یا بالاتر) روش‌های تصفیه آب فعلی تولید کنند. با همکاری آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در برکلی، کالیفرنیا، همکاری NAWI شامل آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدید پذیر (NREL)، آزمایشگاه ملی اوک ریج، آزمایشگاه ملی فناوری انرژی و بیش از 250 شریک صنعتی و دانشگاهی است.
نقشه راه اصلی نتایج طرح نقشه NAWI 2020 را نشان می‌دهد که بر چالش‌های فنی در پنج بخش: قدرت، استخراج منابع (معدن و اکتشاف و تولید نفت و گاز)، صنعتی، شهری و کشاورزی متمرکز شده است. اگرچه NAWI قبلاً نقشه راه‌های متناسب با هر صنعت را منتشر کرده بود، اما نقشه راه اصلی فرصت‌های تحقیقاتی را که بیش از یک صنعت را پوشش می‌دهد و می‌تواند انتقال به اقتصاد آب دایره‌ای را تسریع کند.
جوردن مکنیک، تحلیل‌گر اصلی NREL انرژی، آب و زمین و سرپرست حوزه موضوعی NAWI برای داده‌ها، مدل سازی و تجزیه و تحلیل می‌گوید: «نقشه راه‌های مربوط به بخش تقریباً 90 مورد مختلف را به ما ارائه می‌دهد که می‌توانیم روی آن‌ها تمرکز کنیم. هیچ پولی در جهان وجود ندارد که بتواند همه افراد را در یک پروژه به صورت منسجم مورد بررسی قرار دهد.»
نقشه راه اصلی این 90 گزینه را به لیست کوچکتری از گزینه‌هایی که بیشترین تاثیر بالقوه را دارند، منتقل می‌کند. یکی از این بخش هزینه است.
دستگاه‌های نمک زدایی که آلاینده‌ها را از آب نمک یا فاضلاب خارج می‌کنند ارزان نیستند. مکنیک گفت: «ما در حال حاضر از این فناوری‌های جداسازی بسیار بزرگ مانند اسمز معکوس استفاده می‌کنیم که از انرژی زیادی استفاده می‌کنند و همچنین، برای حذف آلودگی‌ها بسیار گران هستند. تقریباً مثل این است که از چکش برای قرار دادن چسب در یک تابلوی اعلانات استفاده کنید.»
او و تیم NAWI در حال تحقیق بر روی روش‌های استخراج سریعتر، ارزان‌تر و هوشمندتر آلاینده‌ها هستند. به عنوان مثال، فن‌آوری جداسازی برای استخراج آلاینده‌های میکروسکوپی مانند سلنیوم یا بور ضروری نیست. فناوری‌های کوچک‌تر و دقیق‌تر می‌توانند همان کار را با پول و انرژی کمتری انجام دهند.
هدف آن‌ها چیزی به نام برابری لوله است. به عنوان مثال، در دنور، کلرادو، اگر منابع آب سنتی تمام شود، چه اتفاقی می‌افتد؟ این شهر می‌تواند آب را از کوه‌ها پمپ کند، اما این روش سریع است و گران می‌شود. اگر تیم NAWI بتواند فناوری را طراحی کند که آب بازیافتی را به ارزان‌ترین گزینه پشتیبان تبدیل کند، این یک برد است.اما هزینه تنها مانع نیست. این تحقیقات در حال گسترش است و موضوعات دیگری را تحت بررسی دارد.
