بخش عمده اي از سطح سياره زمين را آب فرا گرفته است. با اين همه، نزديک به 97 درصد اين آب ها شور و غير قابل نوشيدن هستند و از 3 درصد باقي مانده نيز بخشي به صورت يخ زده و غير قابل مصرف در قطب ها و بر فراز قله کوه ها 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 دهه هاي آينده بخش بيشتري از جمعيت جهان دچار کم آبي و پيامدهاي منفي ناشي از آن شوند.
يکي از گزينه هاي مطرح براي مقابله با بحران کم آبي، شيرين کردن آب درياها و نمک زدايي از آنهاست که البته راه حلي 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 طرح هاي شيرين سازي آب درياها با استفاده از روش هاي 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 هزينه ها نيز کاملا اقتصادي و ارزان است، بارقه اي از اميد را در دل طرفداران ايده استفاده از آب شيرين شده درياها در دهه هاي 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 اسمزي به صورت معکوس اجرا ميشود؛ به اين ترتيب که با استفاده از پمپهاي فشار قوي، آب شور به سمت يک پرده مخصوص که داراي سوراخ هاي 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 سياه رنگ ريخته 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 ويژه اي 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 جريان الکتريکي استفاده شده است که در نتيجه فعل و انفعالات شيميايي بين آب هايي 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 به نام «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؛ به 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 آب هاي پرنمکتر به سمت آب هاي کم نمک تر است.
اين واکنش طبيعي، به واسطه تفکيک شدن يون هاي سديم و کلريد در منطقه پل هاي 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 بسته بندي يا لوله هاي مخصوص انتقال يا تصفيه آب (بخش ميکروب زدايي) هدايت کرد.
به عبارت روشن تر، آسپارو و زوشي توانسته اند 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 آب هاي شوري با غلظت پايين تر قرار ميدهند و از خاصيت انتقال طبيعي نمک از آب هاي شورتر به سمت آب هاي کم نمک تر، به بهترين نحو بهره ميگيرند و اين کار را با صرف کمترين انرژي الکتريکي انجام مي دهند. آب شيرين کن دريايي
نکته جالب تر اينکه آسپارو و زوشي طرح جامعي را در دست بررسي دارند که براساس آن، مي توان 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 آب شور 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: مجله دانشمند