به گزارش حلقه وصل، تغییرات اقلیم و پدیده گرم شدن زمین همزمان با رشد سریع جمعیت در دنیا در چند دهه اخیر، بحران کمبود آب را به عنوان یک نگرانی جدی در دنیا مطرح نموده است. مصرف آب در قرن اخیر به واسطه افزایش جمعیت دو برابر شده است. در حالی که منابع آب زمین تغییری پیدا نکرده است. در حال حاضر حدود ۷۰۰ میلیون نفر در کره زمین از معظل کم آبی رنج می برند که پیش بینی می شود که این تعداد تا ده سال آینده به یک میلیارد و هشتصد میلیون نفر افزایش پیدا کند.
اقیانوس ها و دریاها ۷۰ درصد سطح کره زمین را به خود اختصاص می دهند و ۹۶ درصد از کل موجودی آب کره خاکی را در خود جای داده اند. به طور یقین استفاده از این منابع آبی که گستردگی بالایی در سطح کره زمین دارند، راهکاری برای بهبود وضعیت کم آبی در دنیاست. ولی تا چند دهه گذشته شوری این منابع آبی مهمترین مانع بکارگیری آنها در مصارف مختلف اعم از آشامیدنی، کشاورزی و صنعت بوده است.
نمک زدایی به عنوان تنها راهکارکاهش املاح محلول آبهای شور با هدف بهره برداری در مصارف مختلف است. اولین واحد نمک زدایی در مقیاس صنعتی در سال ۱۹۵۵ در ایالات متحده ساخته شد. این واحد با بهره گیری از فرایند MSF که براساس تبخیر و تقطیر آب شور به منظور جداسازی نمکهای محلول است، طراحی و ساخته شد. در سالهای بعد فرایندهای حرارتی نمک زدایی با هدف بهینه سازی مصرف انرژی توسعه پیدا کردند و تا امروز در شیرین سازی آب دریا در نقاط مختلف دنیا مورد استفاده قرار می گیرند.
فرایند اسمز معکوس، فرایند اقتصادی دیگری است که در شیرین سازی آبهای شور از آن استفاده می شود. در این فرایند آب دریا با فشار بالا از غشای نیمه تراوا یا ممبران با هدف جداسازی نمکهای محلول از آب شور عبور داده می شود. طی این فرایند آب دریا به دو جریان آب شیرین و آب خیلی شور تقسیم می شود که آب خیلی شور مجدداً به دریا بازگردانده می شود. فناوری اسمز معکوس و دستگاه های تصفیه آب صنعتی مبتنی بر آن اگرچه قدمت کمتری نسبت به فرایندهای حرارتی دارد ولی امروزه به عنوان اقتصادی ترین روش شیرین سازی آب دریا در احجام وسیع مورد استفاده قرار می گیرد.
هم اکنون ظرفیت شیرین سازی آبهای شور در دنیا به بیش از ۱۰۰ میلیون مترمکعب در روز رسیده است. این بدان معناست که حدود سیصد میلیون نفر در نقاط مختلف دنیا از آبهای تولید شده در واحدهای نمک زدایی استفاده میکنند. کاهش هزینه های شیرین سازی آب و کمبود آب در نقاط مختلف دنیا، افزایش خیره کننده ظرفیت نمک زدایی آبهای شور را در دهه اخیر به دنبال داشته است. همانطور که در نمودار زیر مشاهده می کنید، ظرفیت آب شیرین کن های موجود از ده سال گذشته تا کنون دو برابر شده است.
با توجه به ظرفیت رو به رشد آب شیرین کن های آب دریا و کمبود آب در برخی از نقاط کره زمین، پرسشی که پاسخ به آن ضروری است این است که آیا شیرین سازی آب دریاها و اقیانوس ها راهکار جبران کم آبی دنیا در سالهای پیش رو است.
چالش های شیرین سازی آب دریابهره برداری از آب دریاها و اقیانوس ها هزینه ای برای کشورهایی که به این منابع دسترسی دارند به دنبال ندارد. ولی شیرین سازی این منابع آبی هزینه های مختلفی دارد. هزینه های مرتبط به سرمایه گذاری اولیه، هزینه های بهره برداری، نگهداری و هزینه های زیست محیطی، بهای تمام شده آب تولیدی توسط واحدهای آب شیرین کن را تعیین می کنند. ارزیابی هزینه تولید آب شیرین یا شیرین سازی، مهمترین شاخص برای ارزیابی یا توجیه ایجاد تأسیسات شیرین سازی آب دریا در هر نقطه از دنیا است.
احداث واحدهای آب شیرین کن در مقیاس بزرگ(بالاتر از صد هزار مترمکعب در روز) به منظور تصفیه آب صنعتی مستلزم سرمایه گذاری اولیه بالا است. اگرچه با پیشرفت فناوری و توسعه ممبرانهای اسمز معکوس هزینه های سرمایه گذاری اولیه طی سالهای اخیر کاهش پیدا کرده است، ولی هم اکنون نیز احداث یک واحد آب شیرین کن آب دریا نیازمند سرمایه گذاری بالایی است. برداشت آب خام از دریا، پیش تصفیه، واحد نمک زدایی اسمز معکوس، تصفیه نهایی و دفع شورابه به آب دریا، بخشهای اصلی سرمایه گذاری اولیه جهت ایجاد تأسیسات آب شیرین کن آب دریا است.
بهای آب شیرین تولیدی در واحدهای بزرگ آب شیرین دریا وابسته به کیفیت آب دریا، ملاحظات زیست محیطی، کیفیت آب تولیدی، نرخ بهره و قوانین کشورهای مختلف از شصت سنت تا یک و نیم دلار به ازای هر مترمکعب تغییر می کند. بخش اصلی بهای تمام شده آب شیرین تولیدی را استهلاک سرمایه ثابت تشکیل می دهد. هزینه های بهره برداری شامل هزینه انرژی، مواد شیمیایی، تعمیرات و نگهداری حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد هزینه تولید آب شیرین را تشکیل می دهد.
ملاحظات زیست محیطی مهمترین دغدغه توسعه آب شیرین کن های آب دریا است. تأسیسات آب شیرین کن دریا در صورت عدم رعایت ملاحظات مربوط به برداشت آب خام و دفع شورابه، خسارات جدی به محیط زیست وارد می کنند. آب شیرین کن ها به ازای ورود هر دو مترمکعب آب ورودی، یک مترمکعب آب با شوری دو برابر را به دریا دفع می کنند. حجم بالا و شوری بالای شورابه در صورت عدم رعایت استاندارهای آزاد سازی به دریا منجر به تغییر اکوسیستم دریا در آن منطقه و خسارات قابل توجه به کلیه آبزیان می شود. مطالعه موسسه آب، محیط زیست و سلامت سازمان ملل نشان می دهد که خسارت مربوط به دفع شورابه به دریا خصوصاً زمانی که با مواد شیمیایی مخصوص ممبرانها آمیخته شود، ۵۰ درصد بیشتر از چیزی است که در پژوهش های قبلی ارزیابی شده است. متأسفانه در کشور ما این خسارت بسیار نگران کننده تر است. مصرف بیش از حد مواد شیمیایی مضر برای محیط زیست به دلیل طراحی معیوب، عدم جداسازی مواد شیمیایی شستشوی ممبران و عدم متعادل سازی PH جریانهای دفع شده به دریا، خسارات بسیاری را به محیط زیست آبی کشور وارد می کند.
برداشت آب خام از دریا، اولین محل تماس آب شیرین کن با محیط زیست یا دریا است. در صورت طراحی غیر مهندسی بخش برداشت (intake)مکش ایجاده شده توسط پمپهای برداشت آب منجر به کشش بسیاری از آبزیان با اندازه های مختلف اعم از ماهی ها، لارو، تخم جانداران دریایی و پلانکتون ها به ناحیه مکش پمپ می شود. میکروارگانیسم ها یا آبزیانی که اندازه آنها کوچکتر از اندازه فیلترهای ورودی است عمدتاً وارد فرایند پیش تصفیه شده و اغلب در بخش پیش تصفیه یا واحد اسمز معکوس به دلایل مختلف از جمله تزریق مواد شیمیایی کشته می شوند. آبزیان با اندازه بزرگ نیز عمدتاً قبل از ورود به ناحیه آبگیری پشت اسکرین های ورودی از بین می روند. از اینرو طراحی بخش برداشت آب خام از دریا برای به حداقل رساندن آثار مخرب زیست محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است.
اگرچه هزینه های تولید آب شیرین از آب دریا اعم از هزینه های تولید و هزینه های زیست محیطی، نسبت به منابع آب شیرین طبیعی بسیار بالا است. ولی در بسیاری از نقاط دنیا، شیرین سازی آب دریا برای تداوم فعالیتهای انسانی یا صنعتی اجتناب ناپذیر است. افزایش تقاضا و کمبود منابع منجر به بالا رفتن بهای آب و توجیه پذیری ایجاد واحدهای آب شیرین در مناطق ساحلی می شود. ولی رشد و توسعه پایدار مستلزم احترام به محیط زیست و منابع آبی است. از اینرو وظیفه مهم نهادهای حکومتی و مردمی محافظت از محیط زیست، پاسداری و نگهبانی از منابع آبی به عنوان یک وظیفه انسانی و میهنی است.
منبع : سید احسان مجتبوی-طراح و پژوهشگر آب شیرین کن های آب دریا