بخش عمده‏اي از سطح سياره زمين را آب فرا گرفته است. با اين همه، نزديک به 97 درصد اين آب‏ها شور و غير قابل نوشيدن‏اند و از 3 درصد باقي مانده نيز بخشي به صورت يخ زده و غير قابل مصرف در قطب‏ها و بر فراز قله کوه‏ها وجود دارد.


به همين دليل است که نزديک به يک پنجم جمعيت جهان از کمبود يا نبود آب آشاميدني مطلوب رنج مي‏برد و پيش‏بيني مي‏شود در دهه‏هاي آينده بخش بيشتري از جمعيت جهان دچار کم آبي و پيامدهاي منفي ناشي از آن شوند.

يکي از گزينه‏هاي مطرح براي مقابله با بحران کم‏آبي، شيرين کردن آب درياها و نمک زدايي از آنهاست که البته راه حي گران و پرهزينه است و به مقدار قابل توجهي انرژي نياز دارد در نتيجه، با توجه به تلاش کشورها براي کاستن از مصرف انرژي و بحث گرمايش زمين، ادامه دادن به طرح‏هاي شيرين‏سازي آب درياها با استفاده از روش‏هاي سنتي و رايج، توجيه چنداني ندارد.

با اين وجود، ابتکار جديد دو مهندس کانادايي در زمينه شيرين کردن آب دريا که از نظر مصرف انرژي، بسيار مقرون به صرفه و از نظر هزينه‏ها نيز کاملا اقتصادي و ارزان است. بارقه‏اي از اميد را در دل طرفداران ايده استفاده از آب شيرين شده درياها در دهه‏هاي آينده به وجود آورده است. «بن آسپارو» و «جاشوا زوشي»، از پژوهشگران دانشگاه سيمون فراسو در ونگوو، ايده جديدي را براي شيرين کردن آب درياها مطرح کرده‏اند که براساس آن، به جاي انرژي الکتريکي، از گرماي خورشيد براي جدا کردن نمک از آب دريا و در نهايت شيرين کردن آب شور استفاده مي‏شود.



آسپارو و زوشي که شرکتي به نام «سالت ورک تکنولوژي» را تاسيس کرده‏اند. در نخستين گام به منظور آزمايش اين روش جديد، بخشي از ساحل دريا در ونکوور را به پروژه خود اختصاص دادند و آن را به سه بخش جداگانه تقسيم کردند و در هر کدام از آنها، از روش خاصي براي شيرين کردن آب شور درياها بهره بردند در روش اول، آنها اقدام به گرما دادن به آب دريا و بخارکردن بخشي از آن کردند و پس از آن، بخار توليد شده را تحت فشار قرار دادند (که البته در اين بخش، به مقدار زيادي انرژي برق نياز است.)

در روش دوم، فرايند آسمزي (تأثيرپذيري و تأثيرگذاري شيميايي) به صورت معکوس اجرا مي‏شود؛ به اين ترتيب که با استفاده از پمپ‏هاي فشار قوي، آب شور به سمت يک پرده مخصوص که داراي سوراخ‏هاي بسيار ريزي است، پاشيده مي‏شود و در نتيجه نمک موجود در آب دريا از آب شيرين جدا مي‏شود.

اين روش نيز نيازمند مصرف مقادير قابل توجهي انرژي برق است. به عنوان مثال، براي شيرين کردن هزار ليتر آب دريا و تبديل آن به  آب قابل آشاميدن، 7/3 کيلووات ساعت برق مورد نياز است.

در روش سوم، که ‏روش ابتکاري و جديد آسپارو و زوشي محسوب مي‏شود، مقدار بيشتري آب شيرين با استفاده از مقدار کمتري انرژي توليد مي‏شود. در اين روش، ابتدا آب دريا به درون يک استخر کم‏عمق و با کف سياه‏رنگ آسپري مي‏شود. سياه بودن کف استخر موجب مي‏شود تا حجم بيشتري گرما از خورشيد جذب و به آب موجود در استخر منتقل شود؛ و ميزان غلظت نمک موجود در آب دريا از 5/3 درصد اوليه (حالت طبيعي) به بيش از 20 درصد افزايش مي‏يابد (بدون اينکه هيچ‏گونه برق يا هر انرژي ديگري غير از انرژي رايگان خورشيدي براي تبخير آب شور استفاده شود). در مرحله بعد، اين آب به سمت محوطه به ويژه‏اي که حاوي آب تصفيه نشده دريا است. هدايت و از آنجا  به سمت واحد نمک‏زدايي منتقل مي‏شود.

آنچه که آسپارو و زوشي طراحي کرده‏اند، يک نوع مدار الکتريکي طبيعي است که در آن، به جاي اينکه جريان الکتريکي به وسيله الکترون‏ها حمل شود، از اتم‏هاي بارداري به نام يون براي جابه جايي جرين الکتريکي استفاده شده است که در نتيجه فعل و انفعالات شيميايي بين آب‏هايي با درجه غلظت متفاوت نمک به وجود آمده‏اند.

در توضيح اين پديده، مي‏توان گفت که نمک از دو يون تشکيل شده است: يکي يون داراي بار مثبت بنام «سديم» و ديگري يون داراي بار منفي يعني «کلريد».

اين دو يون، در دو جهت مخالف هم در مدار حرکت مي‏کنند؛ و در زمان مخلوط شدن چهار جريان آب وارد شده از چهار استخر مختلف (که داراي درجات متفاوتي از غلظت نمک هستند)، به اوج فعاليت و فعل و انفعال شيميايي خود مي‏رسند.



اين چهار جريان در محلي به نام «پل‏هاي يوني» که از جنس پلي آستيون است، با هم تلاقي مي‏کنند. پلي آستيون داراي خاصيت جداسازي يون‏هاي مثبت و منفي است؛ در اين صورت که فقط يکي از دو يون سديم يا کلريد مي‏تواند از آن عبور کند در اين زمان، يک واکنش کاملاً طبيعي ديگر نيز بين جريان‏هاي مختلف آب ورودي به اين محوطه روي مي‏دهد و آن، انتقال نمک از آب‏هاي پرنمک‏تر به سمت آب‏هاي کم نمک‏تر است. اين واکنش طبيعي، به واسطه تفکيک شدن يون‏هاي سديم و کلريد در منطقه پل‏هاي يوني تقويت شده و در نهايت، آب شيرين و بدون نمکي در بخشي از مدار به دست مي‏آيد که مي‏توان آن را به سمت بخش بسته‏بندي يا لوله‏هاي مخصوص انتقال يا تصفيه آب (بخش ميکروب‏زدايي) هدايت کرد. به عبارت روشن‏تر، آسپارو و زوشي توانسته‏اند با کمک گرفتن (و به عبارت بهتر الهام گرفتن) از طبيعت، سيستمي را طراحي کنند که در آن، پس از افزودن بر غلظت نمک موجود در بخشي از آب شور ورودي سيستم، آن را در مجاورت آب‏هاي شوري با غلظت پايين‏تر قرار مي‏دهند و از خاصيت انتقال طبيعي نمک از آب‏هاي شورتر به سمت آب‏هاي کم‏نمک‏تر، به بهترين نحو بهره مي‏گيرند و اين کار را با صرف کمترين انرژي الکتريکي انجام مي‏دهند.

نکته جالب‏تر اينکه آسپارو و زوشي طرح جامعي  را در دست بررسي دارند که براساس آن، مي‏توان اين سيستم تصفيه آب شور را در دو مقياس صنعتي و خانگي مورد استفاده قرار داد.

آنچه که در بالا ذکر شد، وصف سيستم صنعتي تصفيه طبيعي آب‏شور بود. در سيستم خانگي تمامي مراحل کار در يک دستگاه به اندازه يک يخچال متوسط انجام مي‏شود و تنها بخشي از کار که نيازمند مصرف انرژي است، همان پمپاژ آب به درون سيستم است؛ چرا که بقيه  کارها را خود طبيعت يعني آب دريا و خورشيد انجام مي‏دهند.


منبع : تبیان

Linkback: https://irmeta.com/meta/b123/t1106/