ایران در قله دانش شیرین‌سازی آب/ آب دریا در کام ایران شیرین می‌شود

محققان ایرانی در سال‌های اخیر در حوزه شیرین‌سازی آب موفقیت‌های زیادی به دست آوردند. بخصوص در یکسال اخیر، دستاوردهای حاصل شده در راستای صادرات فناوری‌های شیرین‌سازی آب بسیار چشمگیر است. دستگاه آب شیرین‌کن نه فقط به منظور مصرف آب شرب، بلکه برای کشاورزی و موارد صنعتی هم مورد نیاز است. تیم تحقیقاتی گروه مهندسی شیمی دانشگاه اراک، روز گذشته موفق به طراحی غشای پروتئینی به منظور شیرین‌سازی آب دریا شد؛ اتفاقی که زنجیره فناوری شیرین‌سازی کشور را تکمیل و از حالا به بعد می‌توان بر صادرات فناوری شیرین‌سازی تمرکز کرد.

ورود به باشگاه غشایی‌ها در جهان

تیم دانش‌بنیان دانشگاه اراک به سرپرستی دکتر رضا داورنژاد، عضو هیئت علمی گروه مهندسی شیمی این دانشگاه به همراه تیم تحقیقاتی متشکل از دانشگاه صنعتی شیراز و تیمی دانش‌بنیان از شرکت پتروشیمی شازند، موفق به طراحی غشایی به منظور شیرین‌سازی آب دریا شدند.

شیرین‌سازی آب دریا با استفاده از این روش در درازمدت پاسخ مناسبی برای کمبود آب مورد نیاز در کشور است. در حال حاضر کمتر از ۱۰ کشور جهان موفق به دستیابی این فناوری شده و تولیدات این غشاها برای تصفیه آب خانگی و صنایع غذایی را آغاز کرده‌اند.

در حالی که هنوز بسیاری از کشورها در فناوری غشایی برای زمینه‌های دارویی و شیرین‌سازی آب دریا در مرحله ایده و آزمایش هستند، دانش‌بنیان‌های ایرانی آن را کاربردی کرده‌اند. بنابراین با پژوهش و مطالعه در این زمینه‌ها و دستیابی به توانمندی ساخت این غشاها در مقیاس‌های بزرگ و صنعتی قابلیت رقابت با شرکت‌های رقیب خارجی وجود دارد.

دکتر رضا داورنژاد در تشریح این طرح پژوهشی به ایسنا گفت: «شبیه‌سازی دینامیک مولکولی در طراحی غشاهای پروتئینی برای شیرین‌سازی آب بسیار حائز اهمیت است. با استفاده از این روش نه‌تن‌ها می‌توان دینامیک ذرات در ابعاد نانو را رصد کرد، بلکه می‌توان در هزینه‌های گزاف طراحی و ساختن غشاها در مقیاس آزمایشگاهی نیز صرفه‌جویی کرد.»

وی در مورد اهمیت این طرح پژوهشی در نجات کره زمین اظهار کرد: «با توجه به وضعیت فعلی مصرف انرژی در فرایندهای شیرین‌سازی و با در نظر گرفتن آلاینده‌ها و گرمایش کره زمین در بحث بهینه‌سازی و ارتقای تکنولوژیکی، شیرین‌سازی غشایی تنها مسیر نجات کره زمین است. در میان روش‌های بهبوددهنده راندمان فرایندهای شیرین‌سازی، استفاده از غشاهای مبتنی بر بافت‌های بیولوژیک، بسیار مهم و پیچیده است؛ چراکه عبورپذیری آب تا دوبرابر نسبت به دیگر روش‌ها بالاتر است. یعنی کیفیت آب دو برابر بیش از روش‌های دیگر است.»

اختراع ایران در کنار آلمان و امریکا

شیرین‌سازی آب فرآیندی است که مواد معدنی از آب شور جدا می‌شود. در فرآیند شیرین سازی آب، انرژی بسیار زیادی مصرف می‌شود. هزینه انرژی، بیشترین سهم هزینه‌های عملیاتی یک واحد آب شیرین‌کن را دارد، بنابراین تولید آب شیرین با کمترین مصرف انرژی، بسیار مهم است.

سیستم‌های تولید آب شیرین با استفاده از انرژی خورشید هم یکی از روش‌های کم هزینه برای تولید آب شیرین است. شیرین‌سازی آب با استفاده از انرژی خورشیدی به دو دسته سیستم‌های حرارتی و غیرحرارتی تقسیم می‌شود. در روش غیر حرارتی از انرژی خورشید برای تولید جریان برق مورد نیاز پمپاژ آب به داخل سیستم (معمولا فیلترها) توسط صفحات خورشیدی استفاده می‌شود.

اما در روش حرارتی با استفاده از کلکتورهای (متمرکزکننده‌ها) خورشیدی از حرارت خورشید جهت تبخیر و سپس تقطیر آب به منظور شیرین‌سازی آب استفاده می‌شود.

در همین راستا اواخر سال گذشته هم یک شرکت دانش‌بنیان در کشورمان توانست به دانش تولید سیستم‌های آب شیرین‌کن خورشیدی نسل جدید دست پیدا کند. مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان درباره حوزه فعالیت این شرکت به تسنیم گفت: «این شرکت در زمینه طراحی و ساخت سیستم‌های پیشرفته آب شیرین‌کن همچنین مهندسی خلأ فعالیت دارد که در حوزه آب و فناوری‌های جدید آب شیرین‌کن‌های حرارتی عملاً در داخل کشور پیشرو هستیم و پروژه‌های مختلفی را در دست اجرا داریم.»

محسن نظری تصریح کرد: «سیستم‌های ترکیبی هیبریدی خورشیدی به هیچ عنوان در داخل کشور وجود ندارد و در دنیا نیز غیر از چند شرکت در کشورهای آلمان و امریکا هیچ تولیدکننده دیگری ندارد. در تلاش هستیم تا به زودی نخستین محموله صادراتی خود را به کشورهای امارات متحده عربی، کنیا و آفریقای جنوبی داشته باشیم.»

دستیابی به یک فناوری پیچیده

جالب اینکه جدا بودن بخش‌های مختلف این آب شیرین‌کن با قابلیت اتصال آسان (ماژولار بودن) و نگهداری ساده از مزایای اساسی این سیستم است. این فناوری به وزارت جهاد کشاورزی هم ارسال شده‌است تا از این دستگاه در جزایر مکران استفاده شود و با استفاده از این تجهیزات آب دریا برای شیرین‌سازی و کاربرد در مصارف کشاورزی مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

مناطق گرمسیر و مناطقی که درگیر بحران آب شیرین هستند، معمولاً دارای پتانسیل بسیار بالای انرژی خورشیدی هستند، این موضوع باعث می‌شود تا با استفاده از انرژی خورشیدی برای تصفیه آب شور و تولید آب قابل شرب، مورد استفاده قرار گیرد. اردیبهشت امسال هم متخصصان توانمند یک شرکت دانش‌بنیان پمپ فشارقوی طبقاتی سامانه‌های شیرین‌سازی آب دریا به روش «اسمز معکوس» (Reverse Osmos) را برای نخستین‌بار در کشور ساختند. این محصول یکی از پیچیده‌ترین پمپ‌ها از نظر فناوری است و جزو تجهیزات پیشرفته محسوب می‌شود.

در این روش آب با فشار از میان‌غشایی گذرانده می‌شود که نیترات، سایر مواد معدنی غیر مجاز و بسیاری از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها (عمدتاً باکتری‌ها) را حذف می‌کند. ضمن اینکه می‌توان پسماند خروجی را مجدداً به سیستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه‌جویی به عمل‌اید.

ستاد توسعه فناوری‌های آب، خشکسالی، فرسایش و محیط‌زیست معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، ساخت این پمپ را از اولویت‌های حمایتی خود تعیین کرده بود.

بنابراین با حمایت این ستاد متخصصان کشور موفق شدند به فناوری ساخت و دانش فنی این پمپ‌ها دست یابند. اکنون این محصول با برند ایران ساخت در داخل تولید می‌شود و علاوه بر پاسخگویی به یکی از نیازهای اساسی صنایع زیربنایی کشور در رفع وابستگی خارجی به یکی از تجهیزات مورد استفاده در سامانه‌های آب‌شیرین‌کن صنعتی تبدیل شده‌است.

صرفه‌جویی ۵۰ میلیون دلاری در سال

علی رحیمیان مشهدی مجری این طرح پژوهشی به باشگاه خبرنگاران گفت: «این تجهیز پیشرفته اهمیت خود را در شیرین‌سازی آب‌های سطحی و زیر سطحی نشان می‌دهد، همچنین وجود آن در شرایط مقابله با بحران کم آبی برای بسیاری از کشورهای دنیا و به خصوص کشورهای قرار گرفته در اقلیم‌های خشک و نیمه خشک حاشیه آب‌های شور همچون ایران، دارای اهمیت است.»

در این روش با استفاده از پمپ‌های فشار قوی ساخته‌شده از آلیاژهای ویژه، آب شور به سمت یک غشای مخصوص که دارای منافذ بسیارریزی است پمپاژ و در نتیجه نمک موجود در آب دریا از آب شیرین جدا می‌شود.

پمپ فشار قوی و توربوشارژ ساخته‌شده توسط محققان ایرانی در این فناوری از جمله تجهیزات اصلی آن به شمار می‌رود و از نظر دانش فنی از جمله تجهیزات گریز از مرکز با سطح فناوری بالا طبقه‌بندی می‌شود.

این محصول از نظر کیفیت و راندمان قابلیت رقابت با محصولات اروپایی را دارد و می‌تواند سالانه موجب صرفه‌جویی ارزی بیش از ۵۰ میلیون دلاری شود. بخش‌های فولاد و معادن، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و سایر صنایع زیربنایی حاشیه خلیج فارس از استفاده‌کنندگان این فناوری مهم هستند.

بنا به آمارهای معاونت علمی و فناوری، حداقل ۳۲۰ شرکت دانش‌بنیان همواره در حال تلاش برای رفع چالش‌های حوزه آب و افزایش بهره‌وری مصرف هستند و قرار است با ایده‌ها و طرح‌های فناورانه و نوآورانه، اقلیم خشک و نیمه‌خشک کشور و کمبود منابع آب را از تهدید به یک فرصت بدل سازند.

2323