آب شیرین کن

اسمز معکوس روشی نوین برای شیرین کردن آب و حذف نمک و املاح ناخواسته آب است. این روش که بیش از 50 سال از اختراعش می گذرد و به بازده بسیار مورد قبولی رسیده است در برخی جزایر مثل کیش و دوبی بسیار حیاتی بوده و در مناطق خشک و کم بارش مانند ایران اجازه ادامه حیات در شرایط خشکسالی و آلودگی آبهای زیرزمینی را به مردم می دهد.

آب شیرین کن

آب شیرین کن
پکیج اسمز معکوس

آب شیرین کن

آب شیرین کن
آب شیرین کن فیلتراسیون اسمز معکوس

 

 

 

چرا آب آشامیدنی خود را با برداشتن نمک از آب دریا از اقیانوس دریافت نمی کنیم؟

پیتر گلیک، رئیس مؤسسه اقیانوس آرام، پاسخی را ارائه می دهد:

حتی با وجود تمام آب موجود در اقیانوس‌های زمین ، ما کمتر از نیم درصد از آب مورد نیاز انسان را با آب شیرین‌شده برآورده می‌کنیم. آب برای دور زدن با این حال، کمبود منطقه ای رو به افزایش است.

پس چرا برای کاهش کمبود و درگیری‌های فزاینده آب، نمک‌زدایی بیشتری نمی‌کنیم؟

مشکل اینجاست که نمک زدایی آب نیاز به انرژی . نمک به راحتی در آب حل می شود و پیوندهای شیمیایی قوی ایجاد می کند و شکستن آن پیوندها دشوار است. انرژی و فناوری شیرین کردن آب هر دو گران هستند و این بدان معناست که شیرین کردن آب می تواند بسیار پرهزینه باشد.

به سختی می توان رقم دقیق دلاری را در مورد نمک زدایی بیان کرد – این عدد بر اساس هزینه های نیروی کار و انرژی، قیمت زمین، توافقات مالی و حتی میزان نمک آب، از مکانی به مکان دیگر بسیار متفاوت است. هزینه تولید یک متر مکعب (۲۶۴ گالن) آب نمک زدایی از اقیانوس از کمتر از ۱ دلار تا بیش از ۲ دلار است. این تقریباً به همان اندازه است که دو نفر در ایالات متحده معمولاً در یک روز در خانه از آن عبور می کنند.

اما منبع را به رودخانه یا آبخوان ، و هزینه یک متر مکعب آب می تواند به 10 تا 20 سنت کاهش یابد و کشاورزان اغلب هزینه کمتری را پرداخت می کنند.

این بدان معناست که تقریباً همیشه استفاده از آب شیرین محلی ارزان تر از نمک زدایی آب دریا است.

با این حال، این شکاف قیمتی در حال بسته شدن است. به عنوان مثال، برآوردن تقاضای رو به رشد با یافتن منبع جدید آب یا با ساختن یک سد جدید در مکانی مانند کالیفرنیا می تواند تا 60 سنت برای هر متر مکعب آب هزینه داشته باشد.

و گاهی اوقات این وسایل سنتی “برداشت” آب دیگر در دسترس نیستند. به این ترتیب، انتظار می‌رود که این رقم هزینه همچنان در حال افزایش باشد، به همین دلیل است که کالیفرنیا اکنون به طور جدی به فکر نمک‌زدایی است و چرا شهر تامپا، فلوریدا، تصمیم به ساخت بزرگترین کارخانه نمک‌زدایی در ایالات متحده گرفت.

انجمن بین المللی نمک زدایی می گوید که تا سال 2007 حدود 13000 کارخانه آب شیرین کن در سراسر جهان فعال بوده است. آنها تقریباً 14.7 میلیارد گالن (55.6 میلیارد لیتر) آب شیرین آشامیدنی در روز پمپاژ کردند. بسیاری از این نیروگاه ها در کشورهایی مانند عربستان سعودی هستند، جایی که انرژی نفت ارزان است اما آب کمیاب است.

پس چگونه انرژی برای جداسازی نمک از آب استفاده می شود؟

دو روش اساسی برای شکستن پیوندها در آب شور وجود دارد: تقطیر حرارتی و جداسازی غشایی. تقطیر حرارتی شامل گرما : آب جوش آن را به بخار تبدیل می کند – نمک را پشت سر می گذارد – که جمع آوری شده و با خنک کردن آن دوباره به آب متراکم می شود.

رایج ترین نوع جداسازی غشا اسمز معکوس نام دارد. آب دریا از طریق یک غشای نیمه تراوا عبور می کند که نمک را از آب جدا می کند. از آنجایی که این فناوری معمولاً به انرژی کمتری نسبت به تقطیر حرارتی نیاز دارد، اکثر کارخانه‌های جدید، مانند تامپا، اکنون از اسمز معکوس استفاده می‌کنند.

هزینه های زیست محیطی نمک زدایی نیز وجود دارد.

حیات دریایی می تواند در گیاهان نمک زدایی مکیده شود و موجودات کوچک اقیانوسی مانند بچه ماهی و پلانکتون زنجیره غذایی را به هم بزند. همچنین، این مشکل وجود دارد که با نمک جدا شده که به عنوان یک آب نمک بسیار غلیظ باقی مانده است، چه باید کرد. پمپاژ این آب فوق شور به اقیانوس می تواند به آبزیان محلی آسیب برساند. کاهش این تاثیرات ممکن است، اما بر هزینه ها می افزاید.

علیرغم موانع اقتصادی و زیست محیطی، با کمبود آب از منابع دیگر، نمک زدایی به طور فزاینده ای جذاب می شود. ما در حال پمپاژ بیش از حد آب های زیرزمینی هستیم، در حال حاضر بیش سدهایی ایم و تقریباً از تمام رودخانه های قابل دسترسی بهره برداری کرده ایم.

برای Scientific American خبرنامه های رایگان

برای استفاده مؤثرتر از آب موجود باید کارهای بیشتری انجام داد، اما با افزایش جمعیت جهان و کاهش عرضه آب، موج اقتصادی ممکن است به زودی به نفع نمک زدایی تغییر کند.

مؤسسه اقیانوس آرام یک اتاق فکر غیرانتفاعی مستقر در اوکلند، کالیفرنیا است که به حل نیازهای آب جهان اختصاص دارد. این سازمان در گزارشی در سال 2006 با عنوان « شیرین‌زدایی، با دانه‌ای نمک . پیتر گلیک همچنین در سال 2000 کتابی به نام آب جهان نوشت که در آن او و همکارانش به بررسی نمک زدایی و موضوعات دیگر پرداختند.

*توضیحات (8/8/24): این جمله از زمان ارسال اولیه اصلاح شده است.

خلاصه

آب آشامیدنی ممکن است از یک منبع شور، مانند اقیانوس، با استفاده از محلول غلیظی از مواد مغذی و یک غشای نیمه تراوا استخراج شود. این مقاله تئوری ارائه شده قبلی ( 1 ) در مورد استخراج کننده اسمز پیشرو را در این مورد اعمال می کند و آن نظریه را با آزمایش مقایسه می کند. تئوری و آزمایش به خوبی مطابقت دارند. مقادیر محاسبه شده و مشاهده شده نرخ استخراج آب و استفاده از مواد مغذی نشان می دهد که ممکن است دستگاه های عملی ساخته شوند. مشخص شده است که حجم آب به دست آمده در هر جرم ماده مغذی نیاز انسان به مایعات و مواد مغذی را برآورده می کند. بهینه سازی سیستم مورد بحث قرار گرفته است.

فناوری توسعه یافته برای تبدیل آب دریا به آب آشامیدنی در 30 دقیقه

محققان استرالیایی فناوری جدید پاسخگوی نور را توسعه داده اند که می تواند آب دریا را در عرض 30 دقیقه به آب آشامیدنی تبدیل کند.

محققان گروه مهندسی شیمی دانشگاه موناش از یک کریستال شبکه مانند که یک چارچوب فلزی-آلی (MOF) است برای نمک زدایی آب استفاده کردند.

از طریق فرآیند الک مولکولی، این چارچوب توخالی از منافذ، املاح نمکی را در آب دریا جدا می کند و نمک ها و سایر ناخالصی های موجود در آب را در 30 دقیقه در شرایط تاریک جذب می کند.

سپس MOF بازسازی می شود تا بتوان در عرض چهار دقیقه دوباره از آن استفاده کرد و نمک های جذب شده با کمک نور خورشید حذف می شوند.

MOF به فیلتر کردن ذرات مضر آب و تولید 139.5 لیتر آب تمیز برای هر کیلوگرم MOF در روز کمک می کند.

ادعا می‌شود که این فناوری نسبت به روش‌های نمک‌زدایی فعلی، از جمله اسمز معکوس، از نظر انرژی کارآمدتر است.

بر اساس گزارش مجمع جهانی اقتصاد (WEF)، کمبود آب در سال‌های آینده یک مسئله مهم خواهد بود.

اگرچه فرآیند نمک زدایی حرارتی از طریق ترکیبی از روش تبخیر و انرژی خورشیدی بیشتر برای تولید آب آشامیدنی استفاده می شود، اما نیاز به انرژی بالایی دارد.

پروفسور Huanting Wang گفت: “نور خورشید فراوان ترین و تجدید پذیرترین منبع انرژی روی زمین است.”

وی افزود: توسعه یک فرآیند جدید نمک‌زدایی مبتنی بر جاذب از طریق استفاده از نور خورشید برای بازسازی، راه‌حلی با انرژی کارآمد و سازگار با محیط زیست برای نمک‌زدایی ارائه می‌کند.

به گفته سازمان جهانی بهداشت، آب آشامیدنی با کیفیت باید دارای جامدات محلول کل (TDS) کمتر از 600 قسمت در میلیون (ppm) باشد.

دانشمندان توانستند در عرض 30 دقیقه به TDS کمتر از 500 ppm برسند.

اطلاعات مصرف آب بر اساس موضوع

آب در همه جا وجود دارد، که خوشبختانه برای همه بشریت است، زیرا آب برای زندگی ضروری است. اگرچه آب همیشه به مقدار و کیفیت مورد نیاز برای همه مردم در همه جا در دسترس نیست، مردم یاد گرفته‌اند که آب را برای تمام نیازهای آبی خود، از نوشیدن، تمیز کردن، آبیاری محصولات، تولید برق و صرفاً برای تفریح، به دست آورند و از آن استفاده کنند.

ارتباط دادن

کشش سطحی و آب

کشش سطحی در آب ممکن است در انجام ترفندهایی مانند شناور کردن یک گیره کاغذ روی سطح آن خوب باشد، اما کشش سطحی وظایف بسیار بیشتری را انجام می دهد که برای محیط زیست و افراد بسیار مهم هستند. همه چیز را در مورد کشش سطحی و آب در اینجا بیابید.

ارتباط دادن

استفاده از آب شور در ایالات متحده

آیا از لنزهای تماسی استفاده می کنید؟ اگر چنین است، به احتمال زیاد از محلول آب شور برای تمیز کردن آنها استفاده می کنید. اما برای چه چیز دیگری از آب شور استفاده می کنیم و آیا واقعاً تا این حد استفاده می کنیم؟ برای آشنایی با استفاده از آب شور به ادامه مطلب مراجعه کنید.

ارتباط دادن

آب شور و شوری

در زندگی روزمره خود چندان درگیر آب شور نیستید. شما نگران آب شیرین هستید تا تمام نیازهای زندگی خود را برآورده کنید. اما، بیشتر آب زمین و تقریباً تمام آبی که مردم می توانند به آن دسترسی داشته باشند، آب شور یا شور است. فقط به اقیانوس ها نگاه کنید و به یاد داشته باشید که اقیانوس ها حدود 97٪ از کل آب روی، داخل و بالای زمین را تشکیل می دهند.

تشنه؟ یک فنجان خنک و با طراوت از آب دریا چطور؟

منابع/استفاده: برخی از محتواها ممکن است محدودیت هایی داشته باشند. رسانه مراجعه کنید.

دستگاه شناور خورشیدی برای نمک زدایی مقادیر کمی از آب دریا، با استفاده از تبخیر و تراکم استفاده می شود.
اعتبار: ناوبری خشکی

نه، ما را به معنای واقعی کلمه نگیرید! انسان نمی تواند آب شور بنوشد. اما، آب شور را می توان به آب شیرین ، که هدف این خورشیدی قابل حمل و بادی است (حتی در یک بسته کوچک پیچیده می شود). این فرآیند نمک‌زدایی نامیده می‌شود و بیشتر و بیشتر در سراسر جهان برای تامین آب شیرین مورد نیاز مردم استفاده می‌شود. بیشتر ایالات متحده منابع کافی آب شیرین برای مصارف شرب را دارد یا می تواند به آن دسترسی داشته باشد. اما، آب شیرین می تواند در بسیاری از نقاط کشور و جهان کمبود داشته باشد. و با ادامه رشد جمعیت، کمبود آب شیرین بیشتر اتفاق می‌افتد، البته فقط در مکان‌های خاصی. در برخی مناطق، آب شور (مثلاً از اقیانوس ها) برای آشامیدن به آب شیرین تبدیل می شود.

مانع «ساده» که برای تبدیل آب دریا به آب شیرین باید برطرف شود، حذف نمک محلول در آب دریا است. این کار ممکن است به سادگی جوشاندن مقداری آب دریا در یک تابه، گرفتن بخار و تراکم مجدد آن به آب (تقطیر) به نظر برسد. روش‌های دیگری در دسترس هستند، اما این فرآیندهای تکنولوژیکی فعلی باید در مقیاس بزرگ انجام شوند تا برای جمعیت‌های بزرگ مفید باشند، و فرآیندهای فعلی گران، انرژی بر، و شامل امکانات در مقیاس بزرگ هستند.

چه چیزی آب را شور می کند؟

منظور ما از «آب شور» چیست؟ آبی که شور است حاوی مقادیر قابل توجهی (به عنوان “غلظت”) از نمک های محلول است. در این مورد، غلظت مقدار (بر حسب وزن) نمک در آب است که بر حسب «قسمت در میلیون» (ppm) بیان می‌شود. اگر غلظت آب 10000 ppm نمک های محلول باشد، یک درصد وزن آب از نمک های محلول حاصل می شود.

در اینجا پارامترهای ما برای آب شور آمده است:

  • آب شیرین – کمتر از 1000 ppm
  • آب کمی شور – از 1000 ppm تا 3000 ppm
  • آب نسبتاً شور – از 3000 ppm تا 10000 ppm
  • آب بسیار شور – از 10000 ppm تا 35000 ppm

به هر حال، آب اقیانوس ها حاوی حدود 35000 پی پی ام نمک است.

منابع/استفاده: برخی از محتواها ممکن است محدودیت هایی داشته باشند. رسانه مراجعه کنید.
نمایی از یک کارخانه آب شیرین کن اسمز معکوس در بارسلون، اسپانیا.

اعتبار: جیمز گرلیر

نیاز جهانی به آب شیرین

کمبود منابع آب شیرین و نیاز به منابع آب اضافی در حال حاضر در بسیاری از مناطق خشک جهان حیاتی است و در آینده اهمیت فزاینده ای خواهد داشت. بسیاری از مناطق خشک به سادگی دارای منابع آب شیرین به شکل آب های سطحی مانند رودخانه ها و دریاچه ها نیستند. آنها ممکن است فقط منابع آب زیرزمینی ، برخی از آنها با ادامه استخراج آب از سفره های زیرزمینی، شور تر می شوند. تبخیر نمک زدایی خورشیدی توسط طبیعت برای تولید باران شود که منبع اصلی آب شیرین روی زمین است.

روش دیگر: اسمز معکوس

روش دیگری برای نمک زدایی آب شور روش اسمز معکوس است. به بیان ساده‌تر، آب حاوی مولکول‌های نمک محلول از یک غشای نیمه‌تراوا (در اصل یک فیلتر) عبور می‌کند که در آن، مولکول‌های نمک بزرگ‌تر از سوراخ‌های غشاء عبور نمی‌کنند، اما مولکول‌های کوچک‌تر آب از سوراخ‌های غشا عبور می‌کنند.

اسمز معکوس وسیله ای مؤثر برای نمک زدایی آب شور است، اما گرانتر از روش های دیگر است. با کاهش قیمت ها در آینده، استفاده از دستگاه های اسمز معکوس برای نمک زدایی مقادیر زیادی از آب شور باید رایج تر شود.

نمک زدایی علم مدرن نیست

نمک‌زدایی با تقطیر یکی از اولین اشکال بشر برای تصفیه آب است و امروزه هنوز هم یک راه حل تصفیه محبوب در سراسر جهان است. در دوران باستان، بسیاری از تمدن ها از این فرآیند در کشتی های خود برای تبدیل آب دریا به آب آشامیدنی استفاده می کردند. امروزه از دستگاه‌های نمک‌زدایی برای تبدیل آب دریا به آب آشامیدنی در کشتی‌ها و بسیاری از مناطق خشک جهان و برای تصفیه آب در مناطق دیگر که توسط آلاینده‌های طبیعی و غیرطبیعی آلوده شده‌اند، استفاده می‌شود. تقطیر شاید یکی از فناوری های تصفیه آب باشد که به طور کامل طیف وسیعی از آلاینده های آب آشامیدنی را کاهش می دهد.

در طبیعت، این فرآیند اساسی مسئول چرخه آب (هیدرولوژیکی) است . خورشید انرژی را تامین می کند که باعث تبخیر آب از منابع سطحی مانند دریاچه ها، اقیانوس ها و نهرها می شود. در بخار آب نهایت با هوای خنک تر تماس پیدا می کند و در آنجا دوباره متراکم می شود و شبنم یا باران تشکیل می دهد. این فرآیند را می توان به صورت مصنوعی و با سرعت بیشتری نسبت به طبیعت، با استفاده از منابع جایگزین گرمایش و سرمایش تقلید کرد.

منابع/استفاده: برخی از محتواها ممکن است محدودیت هایی داشته باشند. رسانه مراجعه کنید.
می توانید این را در خانه امتحان کنید! یک گودال در زمین حفر کنید، یک کاسه در پایین گودال قرار دهید که برای گرفتن آب غلیظ استفاده می شود. روی گودال قرار دهید) مطمئن شوید که پایین ترین قسمت ورقه پلاستیکی مستقیماً روی کاسه شناور است، یک شب “تله” آب خود را بگذارید تا صبح آب از کاسه جمع شود.

اعتبار: Daniele Pugliesi

آب شیرین کن شخصی خودتان

به یاد دارید که به تصویر بالای این صفحه یک ستاره شناور خورشیدی نگاه می کنید؟ اگر در بیابان نیاز به نوشیدن آب پیدا کردید، می‌توانید همان فرآیندی را که آن دستگاه را به حرکت در می‌آورد نیز اعمال کنید.

روش کم‌فناوری برای انجام این کار، ساختن یک «سکوی ثابت خورشیدی» است که از گرمای خورشید برای اجرای فرآیند تقطیر استفاده می‌کند و باعث ایجاد شبنم روی چیزی مانند ورقه‌های پلاستیکی می‌شود. نمودار سمت راست این را نشان می دهد. استفاده از آب دریا یا مواد گیاهی در بدنه دستگاه تقطیر هوای مرطوب ایجاد می کند که به دلیل محفظه ایجاد شده توسط ورق پلاستیکی، توسط خورشید گرم می شود. هوای مرطوب، قطرات آب را در سطح زیرین ورق پلاستیکی متراکم می کند و به دلیل کشش سطحی ، قطرات آب به ورق می چسبند و به سمت پایین حرکت می کنند و به داخل یک فرورفتگی می روند که می توان از آن مصرف کرد.

برخی از حقایق نمک زدایی

  • تخمین زده می شود که حدود 30 درصد از مناطق آبی جهان از مشکلات شوری رنج می برند و به نظر می رسد اصلاح آن بسیار پرهزینه است.
  • بر اساس گزارش انجمن بین المللی نمک زدایی، در ژوئن 2015، 18426 کارخانه آب شیرین کن در سراسر جهان فعالیت می کردند که 86.8 میلیون متر مکعب در روز تولید می کردند و برای 300 میلیون نفر آب تامین می کردند. این عدد از 78.4 میلیون متر مکعب در سال 2013 افزایش یافته است که در 2 سال 10.71 درصد افزایش داشته است.
  • مهمترین مصرف کنندگان آب شیرین شده در خاورمیانه (عمدتاً عربستان سعودی، کویت، امارات متحده عربی، قطر و بحرین) هستند که از حدود 70 درصد ظرفیت جهانی استفاده می کنند. و در شمال آفریقا (عمدتاً لیبی و الجزایر) که از حدود 6 درصد ظرفیت جهانی استفاده می کند.
  • در میان کشورهای صنعتی، ایالات متحده یکی از مهم ترین مصرف کنندگان آب شیرین شده به ویژه در کالیفرنیا و بخش هایی از فلوریدا است. هزینه نمک‌زدایی باعث شده است که نمک‌زدایی بیشتر مورد استفاده قرار نگیرد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد دستگاه های نمک زدایی/شیرین کن لطفا از لینک های زیر دیدن کنید.

  • نمک زدایی: محدودیت ها و چالش ها (Hinkenbien، 2004)
  • آب آشامیدنی ایمن از نمک زدایی (سازمان بهداشت جهانی)
  • حقایق نمک زدایی (هیئت توسعه آب تگزاس)

*برخی از این اطلاعات از بنیاد آموزش آب و اداره عمومی Corpus Christi TAMU-CC آمده است.

ثوال، عربستان سعودی – آب شیرین شده دریا رگ حیاتی عربستان سعودی است، هیچ جا بیشتر از دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله، یک مرکز تحقیقاتی که یک دهه پیش از بیابان خشک و خالی برخاسته است.

این آب از آب دریای سرخ مجاور که از طریق غشاهای جداکننده نمک عبور می‌کند، تولید می‌شود و به ساختمان‌های آزمایشگاهی درخشان دانشگاه و مغازه‌ها، رستوران‌ها و خانه‌های شیرینی‌پز محله‌های برنامه‌ریزی‌شده اطراف هدایت می‌شود. این درختان نخل که در خیابان های بی آلایش و زمین چمن در استادیوم ورزشی 5000 نفری قرار دارند را آبیاری می کند. جامعه استخرهای شنای نیز با صدها هزار گالن از آن پر شده است.

نمک زدایی تمام آب شیرین دانشگاه را تقریباً پنج میلیون گالن در روز تأمین می کند. اما این مقدار تنها بخش کوچکی از کل تولید عربستان سعودی است. فراتر از دیوارها و ایست های بازرسی امنیتی دانشگاه، آب شیرین شده حدود نیمی از ذخیره آب شیرین در این کشور 33 میلیون نفری را تشکیل می دهد که یکی از گرسنگی ترین کشورهای زمین است.

در سراسر جهان،

نمک زدایی به طور فزاینده ای به عنوان یکی از پاسخ های ممکن برای مشکلات کمیت و کیفیت آب می شود که با رشد جمعیت جهانی و گرمای شدید و خشکسالی طولانی مدت مرتبط با تغییرات آب و هوایی بدتر می شود.

منظور قدیر، دانشمند محیط زیست در برنامه توسعه آب و انسانی دانشگاه سازمان ملل است. این صنعت در حال رشد است. در پنج تا 10 سال آینده، کارخانه‌های نمک‌زدایی بیشتر و بیشتری خواهید دید.»

عربستان سعودی و سایر کشورهای خاورمیانه و شمال آفریقا در مرکز این رشد قرار دارند و پروژه های بزرگ نمک زدایی جدید برنامه ریزی شده یا در حال ساخت هستند. تجدیدپذیر آب در اکثر این کشورها در حال حاضر کاهش یافته است خوب زیر تعریف سازمان ملل از کمبود مطلق آب، که حدود 350 گالن برای هر نفر در روز است، و گزارش سال 2017 بانک جهانی نشان می دهد که تغییرات آب و هوایی بزرگترین عامل افزایش فشار بر منابع آب در آینده خواهد بود.

  • با تشکر از خواندن تایمز.

مشترک شدن در تایمز

با این حال این سوال باقی می ماند که نمک زدایی در کجا رشد خواهد کرد. دکتر قادر گفت: «در کشورهای کم درآمد، تقریباً هیچ اتفاقی نمی افتد.

دلیل اصلی هزینه است. نمک زدایی همچنان گران است، زیرا به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد. برای مقرون‌به‌صرفه‌تر کردن و در دسترس‌تر کردن آن، محققان در سراسر جهان در حال مطالعه چگونگی بهبود فرآیندهای نمک‌زدایی، ابداع غشاهای مؤثرتر و بادوام‌تر، به عنوان مثال، تولید آب بیشتر در واحد انرژی، و راه‌های بهتر برای مقابله با آب نمک بسیار غلیظ هستند . باقی.

تصویر
تصویر
اعتبار… جیمی اسمیت برای نیویورک تایم
تصویر

در حال حاضر، نمک زدایی تا حد زیادی محدود به کشورهای ثروتمندتر است، به ویژه کشورهایی که دارای سوخت های فسیلی فراوان و دسترسی به آب دریا هستند (اگرچه آب های شور در داخل کشور نیز می توانند نمک زدایی شوند). علاوه بر خاورمیانه و شمال آفریقا، نمک‌زدایی در بخش‌های تحت تنش آب ایالات متحده، به ویژه کالیفرنیا، و سایر کشورها از جمله اسپانیا، استرالیا و چین نفوذ کرده است.

نمک‌زدایی نیز هزینه‌های زیست‌محیطی دارد: در انتشار گازهای گلخانه‌ای از مقدار زیادی انرژی مصرف‌شده، و در دفع آب نمک، که علاوه بر نمکی بودن با مواد شیمیایی سمی درمان می شود .

آب و هوا به جلو یک بحران مداوم وجود دارد – و هزاران خبر. خبرنامه ما شما را به روز نگه می دارد.

با وجود عرضه بی حد و حصر از آب دریا، آب شیرین شده هنوز حدود 1 درصد از آب شیرین جهان را تشکیل می دهد.

آیا می خواهید اخبار آب و هوا را در صندوق ورودی خود داشته باشید؟ اینجا برای Climate Fwd: , خبرنامه ایمیل ما ثبت نام کنید.

حتی در عربستان سعودی، جایی که ذخایر عظیم نفت (و ثروت ناشی از آن) این کشور را به رهبر نمک‌زدایی در جهان تبدیل کرده است که مسئول حدود یک پنجم تولید جهانی است، این درک وجود دارد که این فرآیند باید مقرون به صرفه‌تر شود و پایدار. در دانشگاه اینجا، مهندسان به دنبال این هستند.

گفت:

«ما در تلاش هستیم تا فرآیندهای جدیدی را توسعه دهیم، انرژی کمتری مصرف کنیم و سازگارتر با محیط زیست باشیم. مرکز نمک‌زدایی و استفاده مجدد از آب محقق تی دانشگاهی که به عنوان کاوست شناخته می شود .

همانطور که از نام مرکز پیداست،

این درک نیز وجود دارد که تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب می تواند به کاهش استرس بر منابع آب کمک کند. Paul Buijs که به عنوان رابط بین محققان و صنعت در مرکز عمل می کند، گفت: “هر مکانی که نمک زدایی می کنید، باید از آب نیز استفاده مجدد کنید.”

در خارج از کارخانه اصلی نمک‌زدایی کاوست، که از فناوری به نام اسمز معکوس استفاده می‌کند، چهار مخزن عظیم پر از ناخالصی‌های شنی از آب دریا که از طریق خط لوله می‌رسد، فیلتر می‌کنند. در داخل، فریاد پمپ ها مانند آب کر است با فشار 70 برابر اتمسفر وارد چند صد لوله فولادی می شود که هر کدام مانند سوسیس با غشاهای مارپیچی پر شده است.

منافذ میکروسکوپی در غشاها به مولکول های آب اجازه عبور می دهند اما نمک و بسیاری از ناخالصی های دیگر را پشت سر می گذارند. آب تازه از لوله های پلاستیکی در انتهای هر لوله خارج می شود.

در سراسر جهان، تقریباً تمام دستگاه های نمک زدایی جدید از اسمز معکوس استفاده می کنند که نیم قرن پیش معرفی شد. در طول دهه‌ها، مهندسان از طریق توسعه کارخانه‌های بزرگ‌تر و غشاهای بهتر و روش‌های بازیابی انرژی، این فرآیند را بسیار کارآمدتر کرده‌اند و هزینه‌ها را به میزان قابل توجهی کاهش داده‌اند.

آقای Buijs گفت:

“معرفی غشاها در نمک زدایی بسیار مخرب بود.” با این حال، از دهه 1970 تا کنون، رسیدن به حداکثر ظرفیت روزانه حدود یک میلیون متر مکعب در روز طول کشیده است. 250 میلیون گالن ، در بزرگترین کارخانه ها.

او گفت: «این بسیار بزرگ است، اما هر گام 10 برابر بزرگتر تقریباً 15 تا 20 سال طول می کشد.»

همچنین محدودیت‌های ترمودینامیکی برای ساخت نیروگاه‌های کارآمدتر وجود دارد.

اگرچه نیروگاه های غشایی

از الکتریسیته زیادی استفاده می کنند، بیشتر برای پمپ ها، این انرژی می تواند از هر منبعی، از جمله خورشیدی، باد یا دیگر اشکال تجدید پذیر باشد.

دولت عربستان سعودی خود را متعهد به گسترش انرژی های تجدیدپذیر به عنوان بخشی از برنامه خود برای کاهش وابستگی به نفت و تنوع بخشیدن به اقتصاد تا سال 2030 کرده است. اما عناصر این طرح که به شدت بر سرمایه‌گذاری خارجی متکی است، به دلیل واکنش‌های بین‌المللی پس از ترور جمال خاشقجی، نویسنده مخالف سعودی، یک سال پیش .

تلاش ها برای ترکیب انرژی های تجدیدپذیر و نمک زدایی هنوز در مراحل اولیه است. یک موضوع ماهیت متناوب اکثر انواع انرژی های تجدیدپذیر است. یک کارخانه آب شیرین کن هنوز نیاز دارد منابع متعارف برق در شب یا زمانی که باد خفیف است.

توماس آلتمن، معاون فناوری ACWA Power که نیروگاه‌های نمک‌زدایی و برق را در سراسر جهان توسعه می‌دهد، مالک و راه‌اندازی می‌کند، گفت که نیروگاه‌هایی که ۲۴ ساعته با انرژی تجدیدپذیر کار می‌کنند همچنان یک هدف هستند.

با این حال، عربستان سعودی و سایر کشورها هنوز کارخانه‌های نمک‌زدایی زیادی دارند که از فناوری‌های حرارتی قدیمی‌تری استفاده می‌کنند که کاملاً به سوخت‌های فسیلی متکی هستند. به زبان ساده، این گیاهان آب دریا را می جوشانند و بخار حاصل را که آب شیرین است، متراکم می کنند.

آخرین اخبار در مورد تغییرات آب و هوا را درک کنید

کارت 1 از 5

یک معما حل شد محققان ثابت کرده اند که فروپاشی دو قفسه یخی در شبه جزیره قطب جنوب در ربع قرن گذشته به احتمال زیاد توسط توده های عظیم هوای گرم از اقیانوس آرام آغاز شده است. با ادامه گرم شدن جهان، انتظار می رود که چنین توده هایی شدیدتر شوند.

نیروگاه های حرارتی

معمولاً در کنار نیروگاه های سوخت فسیلی قرار دارند و از گرمای اضافی حاصل از تولید برق برای تبدیل شدن به بخار آب دریا استفاده می کنند. در فوق العاده استفاده کنید مقدار انرژی – در سال 2009، وزیر آب و برق عربستان برآورد کرد که یک چهارم کل نفت و گاز تولید شده در این کشور برای تولید برق و تولید آب شیرین استفاده می شود.

و گالن به ازای گالن، نیروگاه های حرارتی در حال حاضر بسیار گران تر از کارخانه های غشایی هستند. اما از آنجایی که برخی از گیاهان حرارتی حداقل یک ربع قرن از عمرشان باقی مانده است، محققان در Kaust در حال کار بر روی راه هایی برای کارآمدتر کردن آنها هستند.

یک کارخانه آزمایشی کوچک در یکی از ساختمان های تحقیقاتی از انرژی خورشیدی برای گرم کردن مستقیم آب استفاده می کند. این پروژه که توسط محمد وکیل شهزاد، دانشمند پژوهشی اداره می شود، نیز گسترش می یابد محدوده دمای عملیاتی، به طور موثر آب شیرین بسیار بیشتری نسبت به یک طراحی حرارتی معمولی تولید می کند.

دکتر شهزاد و دیگران در حال طراحی یک نسخه کوچک شده از سیستم برای یک کارخانه آب شیرین کن موجود دریای سرخ هستند. او گفت: «ما در نقطه‌ای هستیم که باید به دنبال راه‌حل‌های خارج از چارچوب برای دستیابی به تولید آب پایدار برای منابع آینده باشیم.»

صرف نظر از روش مورد استفاده، همه گیاهان آب نمک غلیظ را به عنوان یک محصول زائد تولید می کنند. دکتر قدیر از دانشگاه ملل متحد نویسنده یک مطالعه اخیر بود که نشان داد حجم آب نمک بیشتر از تخمین های بیشتر صنعت است – به طور متوسط، یک و نیم گالن برای هر گالن آب شیرین تولید شده.

رایج ترین روش فعلی پمپاژ آب نمک به دریا است. اما آب بسیار شور می تواند به علف های دریایی و لارو ماهی آسیب برساند و می تواند لایه های فاقد اکسیژن در آب ایجاد کند که می تواند به دیگر موجودات دریایی آسیب برساند یا آنها را بکشد.

این صنعت استدلال می کند

که اگر به درستی انجام شود، مکان یابی لوله های خروجی به درستی و تجهیز آنها به دیفیوزرها و سایر دستگاه ها برای رقیق کردن فوری آب نمک، می توان از اکثر مشکلات اجتناب کرد.

روش دیگر این است که سعی کنید با آب نمک کاری غیر از دور انداختن آن انجام دهید.

نیکولای ووچکوف، مشاور فنی شرکت تبدیل آب شور، یک شرکت دولتی که بزرگ‌ترین تولیدکننده آب شیرین‌کن در جهان است و مسئول سه‌چهارم عربستان سعودی است، گفت: ما معتقدیم که آب نمک فقط برای تخلیه نیست. تولید عربستان این همان کاری است که ما امروز با آن انجام می دهیم. اما در واقع منبع بسیار ارزشمندی از مواد معدنی است.»

در مؤسسه تحقیقاتی این شرکت در سواحل خلیج فارس، دانشمندان در حال مطالعه راه هایی برای استخراج برخی از این مواد معدنی هستند. اهداف واضح کلسیم و منیزیم هستند که به طور طبیعی در آب دریا وجود دارند و از طریق فرآیند نمک زدایی در آب نمک باقی می مانند. اما به دلایل بهداشتی و برای کاهش خوردگی در لوله های توزیع، مواد معدنی باید دوباره اضافه شوند به آب شیرین شده

روش فعلی برای انجام این کار، خرید آنها از جای دیگر است. اما چرا به جای آن کلسیم و منیزیم را از آب نمک برداشت نکنیم؟

آقای ووچکوف گفت: “مواد شیمیایی مورد نیاز برای معدنی سازی مجدد آب را از خود آب استخراج کنید.” “هدف ما این است.”