شعار سال: يكي از اين موارد نمك‌زدايي از آب درياها و آب‌هاي لب‌شور است. به‌علاوه در عرصه صنعت تصفيه آب وضعيت به‌گونه‌اي است که فناوري‌هاي نمک‌زدايي مي‌توانند پساب‌هاي صنايعي از قبيل نفت و گاز و معدن‌کاري را تصفيه كنند. البته اين فناوري‌ها براي تأمين آب به‌ویژه در مناطقي که کمبود آب وجود دارد، بسيار حياتي است.

تلاش‌هاي انجمن

انجمن IDA اخيرا هندبوکي منتشر كرده است که درباره «امنيت آب» است و در آن ذکر شده که بازار نمک‌زدايي آب براي صنايع بين سال‌هاي ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ حدودا ۲۱ درصد افزايش ظرفيت داشته و يک بازار رو به رشد است. البته يک‌سوم اين رشد فقط به صنايع بالادستي و پايين‌دستي نفت و گاز اختصاص داشته است. آقاي ميگوئل رياست انجمن را بر عهده دارد و متذکر شده است که «نمک‌زدايي آب براي کاربردهاي صنعتي رشد شديدي در صنايع بالادستي نفت و گاز در سراسر جهان داشته است و کاربردهايي از قبيل نانوفيلتراسيون آب دريا و نيز تزريق آب نمک به مخازن نفتي براي افزايش برداشت را در‌بر مي‌گيرد». اخيرا شرکت اسپانيايي ACCIONA Agua در حال ساخت واحد نمک‌زدايي AL-Khobar1 در ساحل شرقي عربستان است. ظرفيت اين واحد ۲۳۰ ميليون دلاري حدود ۲۱۰ هزار متر مکعب در روز است که علاوه بر تأمين آب براي يک جمعيت ۳۵۰ هزار نفري، آب را براي شرکت نفتي آرامکو نيز مهيا مي‌كند. مثال بعدي شرکت WABAG است که دفتر مرکزي آن در هند قرار دارد و قراردادي به ارزش ۷۰ ميليون دلار براي بخش مهندسي و ساخت انعقاد كرده است و در نظر دارد يك کارخانه نمک‌زدايي از آب دريا با ظرفيت ۳۰ ميليون ليتر در روز را براي شرکت پالايش و پتروشيمي منگلور بسازد. ظرفيت اين واحد تا ۷۰ ميليون ليتر در روز قابل افزايش خواهد بود و از سيستم‌هاي اسمز معکوس آب دريا، اسمز معکوس آب لب شور و اولترافيلتراسيون استفاده مي‌کند. يک خط انتقال ۱۱ کيلومتري نيز آب اين واحد را به پالايشگاه مي‌رساند تا وابستگي اين صنعت به ديگر آب‌ها را کاهش دهد. ديگر صنعت داراي رشد شديد در استفاده از سيستم‌هاي نمک‌زدايي، صنايع معدني است. در‌اين‌باره آقاي ميگوئل مي‌گويد: «به‌علاوه ما شاهد رشد سيستم‌هاي آب‌شيرين‌کن در فعاليت‌هاي معدني آمريکاي لاتين براي شيرين‌کردن آب دريا و پمپاژ آن به معادن شيلي و پرو هستيم». بخش معدن از افزايش قيمت محصولات خود شادمان است چون توانسته نفس تازه‌اي به فعاليت‌هاي نمك‌زدايي از آب بدهد. در هندبوک فوق‌الذکر IDA بيان شده است که در نيمه اول سال ۲۰۱۸ براي ظرفيت جديدي معادل ۲۰۱ هزار مترمکعب در روز قرارداد جديد براي شيرين‌سازي آب مبادله شده است. در دسامبر سال ۲۰۱۸ گزارش اداره دولتي مس شيلي پيش‌بيني کرده بود که در ۱۰ سال آينده استفاده از آب دريا براي رفع تشنگي صنايع اين کشور سه برابر خواهد شد و نسبت به مقادير سال ۲۰۱۸ حدود ۲۳۰ درصد رشد خواهد داشت. به اين مطلب بايد افزود که آن طرف جهان يعني در کشور چين نيز مناطقي وجود دارد که از هر طريقي به دنبال رفع مشکل کم‌آبي خود هستند تا از فشار به روي منابع آب بکاهند. در پروژه ENAPAC يک کارخانه نمک‌زدايي براي منطقه کم‌آب Atacama در شيلي در نظر گرفته شده است. اين پروژه در سپتامبر ۲۰۱۸ چراغ سبزي از اداره محيط زيست محلي دريافت کرده است که بيش از يک سال مدارک پروژه را در دست بررسي داشت. ظرفيت اين واحد ۵۰۰ ميليون دلاري، حدود دوهزارو 630 ليتر در ثانيه است که در صورت راه‌اندازي آن را به بزرگ‌ترين واحد آب‌شيرين‌کن در آمريکاي لاتين بدل مي‌كند. بر اساس اطلاعات منتشرشده ازسوی Cochileo چندين واحد آب‌شيرين‌کن جديد يا افزايش ظرفيت داده‌شده را نيز بايد به اين آمار افزود. اخيرا کارخانه EWS در منطقه Antofagosta به بهره‌برداري رسيده است و عنوان بزرگ‌ترين واحد نمک‌زدايي آب در منطقه آمريکاي جنوبي را به خود اختصاص داده است. اين واحد توسط شرکت Minerals Americas BHP راهبري مي‌شود و در آوريل ۲۰۱۸ با ظرفيت دوهزارو 500 ليتر در ثانيه راه‌اندازي شد. البته اين واحد قبلا فقط ظرفيت توليد ۵۲۵ ليتر در ثانيه آب را داشت که ۱۲ سال پيش ساخته شده بود. آقاي دانيل که رياست شرکت BHP را بر عهده دارد، در اين ارتباط گفته است: «ما در شيلي اميدواريم که از سال ۲۰۳۰ استفاده از آب‌هاي متعارف را متوقف کنيم و در اين دهه گذار باقيمانده تا آن سال نيز سعي در کاهش مصرف اين نوع آب‌ها را داريم و واحد EWS بيانگر اعتقاد عميق ما براي حصول به معدنکاري پايدار و همخوان با محيط زيست است که هم يک الزام اخلاقي و هم يك شرط اساسي براي ادامه تجارت ما است».

پيشرفت فناوري نمک‌زدايي

در بين فناوري‌هاي موجود براي نمک‌زدايي، اسمز معکوس شاه‌بيت قضيه را در دست دارد. آقاي ميگوئل معتقد است که اين پيشتازي به خاطر پيشرفت‌هاي حاصل‌شده در پيش‌تصفيه، تراوايي غشاها، افزايش بهره‌وري انرژي و بهينه‌سازي در مصرف مواد شيميايي است. در حقيقت آمار هندبوک IDA گوياي آن است که از سال ۲۰۱۰ به بعد حدود ۹۰ درصد از ظرفيت‌هاي قراردادهاي منعقدشده در حوزه نمک‌زدايي مربوط به فناوري اسمز معکوس است. البته با تمام اين پيشرفت‌ها نبايد از ياد برد که مصرف انرژي و در پي آن هزينه انرژي يک ترمز بزرگ است. آقاي کاسي مدير تحقيقات در يک مؤسسه پژوهشي در بوستون آمريکاست. او معتقد است: «نمک‌زدايي يک روش گران براي تأمين آب است و از اين رو صنعت شما بايد قادر باشد كه از اين‌گونه هزينه‌ها براي آب حمايت كند. به علاوه شرايط آب‌وهوايي شما بايد به گونه‌اي باشد که نمک‌زدايي تنها گزينه پيش‌رو باشد». پس بايد مشخص شود که چه مشوق‌هايي مي‌تواند نمک‌زدايي را قابل دسترس‌تر و کم‌هزينه‌تر كند. به دليل همبستگي آب و انرژي وزارت انرژي آمريکا در دسامبر سال ۲۰۱۸، صد ميليون دلار را براي تأسيس يک قطب (هاب) انرژي‌-آب اختصاص داد. هدف اين قطب علمي، شناسايي مشکلات امنيت آب در آمريکا با تمرکز بر تحقيق و توسعه روي فناوري‌هايي با مصرف انرژي کمتر و قيمت رقابتي‌تر است. وزير انرژي آمريکا آقاي ريک پري در اين خصوص گفته است: «ما در راستاي اقتصادي‌ترشدن روش‌هاي نمک‌زدايي از آب با تمرکز بر تلاش‌هاي تحقيق و توسعه روي فناوري‌هاي پيشرفته، به دنبال حصول به امنيت آبي در سطح ملي و جهاني هستيم». اين هاب توسط بخش توليد پيشرفته در اداره بهره‌وري انرژي و انرژي تجديدپذير وزارت انرژي آمريکا فعاليت خواهد كرد. تأسيس اين هاب نشانگر قسمتي از تلاش‌هاي بزرگ در راستاي «چالش عظيم امنيت آب» اين وزارتخانه است که مجموعه‌اي از رقابت‌ها و اعطاي جوايز را براي تسريع در خلاقيت‌هاي مرتبط با حوزه همبستگي آب و انرژي در خود دارد. نهايتا نيز هدف اين هاب يا مرکز تمرکز بر فناوري‌هاي شيرين‌سازي آب با مصرف انرژي پايين و قيمت‌هاي کم است تا بتواند آب‌هاي غيرمتعارف را به گونه‌اي تصفيه كند که از لحاظ هزينه با آب‌هاي متعارف قابل رقابت باشند. طبق تجزيه و تحليل وزارت انرژي آمريکا، شيرين‌سازي آب دريا يا آب لب‌شور نيازمند سه و دو دهم کيلووات ساعت برق به‌علاوه يك‌و‌نيم دلار هزينه به ازاي هر مترمکعب است. اين در حالي است که استخراج، انتقال و تصفيه آب‌هاي متعارف (سطحي و زيرزميني) به 0.29 کيلووات ساعت برق و نيم‌دلار هزينه به ازاي هر مترمکعب نيازمند است. وزارت انرژي آمريکا به دنبال انتخاب و سرمايه‌گذاري روي يک برنامه کاربردي است که در ماه آگوست سال ۲۰۱۹ جزئيات آن را عمومي خواهد كرد.

تصفيه هدفمند

محققان دانشگاه ام‌آي‌تي با اندازه‌گيري‌هاي انجام‌شده روي 10 هزار چاه در مناطق مختلف آمريکا، دريافتند مناطقي در آمريكا وجود دارند كه تلفيقي از کمبود شديد آب و ذخيره بزرگ آب‌هاي زيرزميني از مشخصات آن مناطق است و به‌علاوه امکان شناسايي و استفاده از آن آب‌ها نيز ميسر است. نبايد از ياد برد كه نمک‌زدايي از آب‌هاي شور زيرزميني يکي از استراتژي‌هاي تأمين آب براي مناطق کم‌آب به شمار مي‌رود، ولي گويا آمريکا شديدا به آن بي‌توجه بوده است. طبق آمار در حالي‌که حدود يک‌پنجم از آب اين کشور توسط آب‌هاي زيرزميني تأمين مي‌شود، ولي فقط يک درصد از آن از طريق شيرين‌سازي آب‌هاي لب‌شور زيرزميني به دست مي‌آيد. البته شايد قسمتي از اين موضوع ناشي از آن باشد که فناوري‌هاي نمک‌زدايي به انرژي زيادي نياز دارند و اساسا براي آب دريا (که ترکيبات نسبتا ثابتي دارند) طراحي شده‌اند، ولي ترکيب هر يک از آب‌هاي لب‌شور متفاوت از ديگري است. با اين وجود تحقيقات جديد دانشگاه ام‌آي‌تي گوياي آن است که مي‌توان با توجه به آناليز هر آب لب‌شور زيرزميني، مقادير بهينه براي انرژي مصرفي در سيستم شيرين‌سازي آن ارائه كرد. در اين راستا ام‌آي‌تي ترکيب آب‌هاي لب‌شور زيرزميني را در پنج کلاس طبقه‌بندي كرده و در هر کلاس نيز الزام به يک فرايند خاص براي پيش‌تصفيه مشاهده مي‌شود که در ادامه سطوح مختلفي از انرژي در آنها مورد نياز است. اين محققان معتقدند که اين اطلاعات اگر در کنار نقشه منابع قابل استفاده آب‌هاي لب‌شور زيرزميني قرار گيرد، مي‌تواند به بستري براي کمک در تصميم‌سازي درخصوص يافتن منابع جديد آب تبديل شود.

حتما به نمک‌ها فکر کنيد

همواره زماني که وارد موضوع فناوري‌هاي نمک‌زدايي مي‌شويد بايد متوجه دغدغه‌هاي مردم درخصوص نحوه دفع آب نمک غليظ دورريزشده نيز باشيد. مؤسسه آب محيط زيست و سلامت دانشگاه سازمان ملل (UNU-INWEH) داراي اتاق فکري درخصوص آب است. اين اتاق فکر گفته که موضوع اين آب نمک دورريزشده بسيار وخيم‌تر از چيزي است که از ابتدا تصور مي‌شده است. مطالعات جديد محققان گوياي آن است که در سراسر جهان حدود ۱۶ هزار واحد نمک‌زدايي آب وجود دارد که روزانه ۱۴۲ ميليون مترمکعب آب نمک غليظ را دورريز مي‌كنند و اين عدد ۵۰ درصد بيش از مقداري است که قبلا تخمين زده مي‌شد. فقط بيش از ۵۵ درصد از اين آب نمک غليظ در چهار کشور عربستان سعودي (22 درصد)، امارات (20.2 درصد)، کويت (66.6 درصد) و قطر (5.8 درصد) توليد مي‌شود. طبق مطالعات محققان، اين آب نمک غليظ يا وارد درياها و اقيانوس‌ها شده يا وارد آب‌هاي سطحي و کانال‌هاي فاضلاب مي‌شود يا در چاه‌هاي عميق و نيز استخرهاي تبخيري تخليه مي‌شود که اين شيوه‌ها متأثر از مشخصات جغرافيايي منطقه هستند. پژوهشگران بر اين باورند که شوري زياد و کم‌بودن ميزان اکسيژن در اين دورريزها در كنار وجود انواع ترکيبات شيميايي در آن باعث آلودگي اقيانوس‌ها شده و ارگانيسم‌هاي اعماق اقيانوس را تحت تأثير قرار خواهد داد. البته با تمام اين مشکلات نبايد همه چيز را تيره و تار ديد. چون پژوهشگران براي اين آب دورريز نيز کاربردهايي در توليد محصولات دريايي، توليد برق و حتي استحصال مواد باارزش مثل منيزيم، کلسيم، پتاسيم و حتي ليتيوم معرفي کرده‌اند. ليتيوم به خودي خود ماده‌اي است که در باتري تجهيزات الکترونيکي مثل موبايل به کار مي‌رود. شايد به همين خاطر باشد که آقاي ميگوئل رئيس انجمن IDA گسترش سيستم‌هاي نمک‌زدايي را به حل دو مشکل نحوه دفع اين آب نمک غليظ دورريزشده در مناطق حساس و کاهش مصرف انرژي اين سيستم‌ها منوط دانسته است. او افزوده است که در اين راستا فناوري‌هايي مثل الکترودياليز معکوس (RED) و نيز رزين‌هاي تبادل يوني مايع، قادرند تحولي درخصوص اين دورريزها ايجاد كنند. در فناوري الکترودياليز معکوس مي‌توان از اختلاف غلظت يوني ايجادشده در دو طرف غشا به جريان الکتريکي (انرژي) رسيد و شبيه يک باتري از آن بهره جست.

الهام‌گرفتن از طبيعت

تيمي از پژوهشگران دانشگاه موناش استراليا، آکادمي علوم چين، دانشگاه تگزاس و يك مؤسسه تحقيقاتي در استراليا بر اين عقيده‌اند که راهکار بهتري براي نمک‌زدايي از آب دريا يافته‌اند که مصرف انرژي آن کمتر و همخوان‌تر با محيط زيست بوده و ضمنا ارزان‌تر از فناوري‌هاي كنوني است. آنها دريافته‌اند که غشاهاي ساخته‌شده از مواد جديدي به نام چارچوب‌هاي فلزي-آلي (MOFs) قادرند موضوع تراوايي را متحول کنند؛ يعني بعضي از مولکول‌ها را از بين خود عبور داده و بعضي ديگر را متوقف كرده و از اين جهت شبيه سلول‌ها عمل كنند. هرچند نحوه کار اين چارچوب‌ها شبيه اسمز معکوس است، ولي آنها فقط براي عبور آب طراحي شده‌اند. از اين رو نياز به فشار نداشته و بنابراين به انرژي بسيار کمتري نيز نيازمند هستند. اساسا از اين چارچوب‌هاي فلزي-‌آلي براي تصفيه فاضلاب صنعتي استفاده مي‌شود که با رويکرد جديد مي‌توان از آنها براي استخراج آسان و ارزان ترکيباتي خاص مثل ليتيوم از آب نمک دورريزشده نيز بهره جست.

Industerial Water World, Feb. 2019

يک جوالدوز به خودمان

گويا کمبود آب در سال‌هاي گذشته، صنايع مختلف كشورمان را به اين واداشته است تا خود به دنبال راهکار برآمده و دست بر زانوي خود نهند. البته بايد خاطرنشان كرد كه اخيرا مركز پژوهش‌هاي مجلس گزارشي با عنوان «بررسي آخرين وضعيت آب شرب در کشور» منتشر كرده و آن گزارش نشان مي‌دهد كه معضل كمبود آب كشورمان از بخش‌هاي كشاورزي و صنعت فراتر رفته و به آب شرب رسيده است و هشدار داده‌اند كه تا سال 1400 نيمي از جمعيت كشور در معرض تنش آب شرب خواهند بود. در چنين شرايطي بهتر مي‌توان وضعيت بخش صنعت را حدس زد. در اين راستا در اخبار آمده بود که سه شرکت صنعتي گل‌گهر، صنايع مس و چادرملو توانسته‌اند با تشکيل کنسرسيومي از 9 بانک، يک سرمايه‌گذاري ۱۸ هزار ميليارد ريالي را براي موضوع برداشت، انتقال و شيرين‌سازي آب خليج فارس ايجاد كنند تا آب ابتدا به کرمان و سپس به يزد برسد. البته گفته شده که قرار است اين خط انتقال تا صنايع اصفهان نيز ادامه داشته باشد. نماينده مردم يزد ميزان تخصيص آب در ظرفيت نهايي اين طرح را ۳۵۰ ميليون مترمکعب در سال بيان كرده است. او افزوده که اين پروژه شامل سه خط لوله است كه خط يک حدود ۱۵۰ ميليون مترمکعب در سال آب منتقل خواهد کرد و ۲۰۰ ميليون مترمکعب در سال نيز براي خطوط دوم و سوم در نظر گرفته شده است. به‌علاوه ذکر شده که از صندوق توسعه ملي مبلغ ۴۰۰ ميليون يورو ارز براي آب‌شيرين‌کن‌هاي اين خط اختصاص داده شده است و انتظار مي‌رود که در اوايل سال ۱۳۹۹ آب از طريق خط لوله اول منتقل شود. ضمنا براي انجام امور مربوط به اين پروژه عظيم شرکتي با نام شرکت تأمين و انتقال آب خليج فارس تأسيس شده است. طول کل خط انتقال در سه قطعه حدود ۸۲۰ کيلومتر ذکر شده است. نبايد از خاطر برد که براي انتقال و شيرين‌سازي آب اين پروژه به برق زيادي نياز است. از اين رو بايد اين امر در تمامي مراحل پروژه مد نظر طراحان باشد تا مصرف برق را به حداقل ميزان خود برسانند. سؤال ابتدايي اين است که آيا در تمامي فرايندهاي اين سه شركت متولي پروژه، بهره‌وري مناسبي از آب به كار گرفته شده و اين سنجش با چه شاخص‌هايي انجام شده است؟ و آيا تمامي فاضلاب‌ها مورد تصفيه و استفاده مجدد قرار مي‌گيرند و اصطلاحا استراتژي «بدون زايدات مايع» (ZLD) در تمام فرايندهاي توليد اين شركت‌ها اجرا شده است؟ سؤال بعدي آن است كه آيا امكان تصفيه و استفاده از آب‌هاي شور و لب‌شور اطراف آنها مورد ارزيابي قرار گرفته است؟ آيا نمي‌توان مطالعه جامعي را در اين خصوص انجام داد؟ چون گزارشات حاكي از آن است كه حداقل منابع آب زيرزميني در اطراف يكي از اين شركت‌ها مي‌توانسته پاسخ‌گوي نياز آنها باشد. در ادامه، آيا تمامي اين آب منتقل‌شده در همان ابتدا تصفيه شده و سپس وارد خطوط مي‌شود يا قرار است كه بعدا عمليات شيرين‌سازي آنها انجام شود؟ چون گروهي هستند که معتقدند براي امنيت خط بهتر است که آب شور منتقل شده و در محل مصرف، شيرين‌سازي انجام شود. سؤال بعدي مربوط به اين مي‌شود که آيا در واحدهاي شيرين‌سازي مربوطه از سيستم‌هاي بازيابي انرژي استفاده شده است يا خير؟ چه بر سر آب شور غليظ دورريزشده خواهد آمد؟ آيا يك نگاه يكپارچه بر تمامي اين موارد حاكم است؟ ضمنا آيا نمي‌توان در اين پروژه از فناوري‌هاي جديد مثل الكترودياليز معكوس (RED) براي کاستن از برق مصرفي و کاهش مشکل آب شور دورريزشده بهره جست؟ آيا نمي‌توان در کنار سيستم اسمز معکوس (RO) از روش اسمز مستقيم (FO) نيز براي کاهش مصرف برق استفاده كرد؟ هرچند در ابتدا اين سؤالات به شركت‌هاي فوق‌الذكر مربوط مي‌شود، ولي تمامي صنايع كوچك و بزرگ قبل از هر تصميمي درخصوص پروژه‌هاي جديد آب بايد اين سؤالات و موارد اين‌چنيني را از خود پرسيده و جواب آنها را تهيه كنند.

سایت شعار سال، با اندکی تلخیص و اضافات برگرفته از روزنامه شرق ، تاریخ انتشار 12اردیبهشت 98، کد خبر: 219990، www.sharghdaily.ir