شیرین‌سازی آب در اعماق اقیانوس: راهکاری نوین برای بحران جهانی آب

تکامل فناوری شیرین‌سازی آب

شیرین‌سازی آب همواره با چالش‌های انرژی و هزینه بالا مواجه بوده است. در گذشته، روش‌های حرارتی مانند جوشاندن آب دریا و تبدیل بخار آن به مایع، انرژی زیادی مصرف می‌کردند. سپس روش تبخیر ناگهانی چندمرحله‌ای جایگزین شد که با تغییر دما و فشار، آب شور را به بخار تبدیل می‌کرد.

در ۲۵ سال اخیر، اسمز معکوس به روشی رایج‌تر تبدیل شده است. در این روش، آب شور با فشار بالا از غشایی با منافذ بسیار ریز عبور می‌کند تا فقط مولکول‌های آب رد شوند و نمک باقی بماند. با وجود کارآمدی بیشتر اسمز معکوس نسبت به تقطیر، همچنان برای تحت فشار قرار دادن میلیون‌ها گالن آب دریا و عبور آن از فیلترها، انرژی قابل توجهی نیاز است.

شیرین‌سازی زیرآبی: راهکاری نوین

ایده شیرین‌سازی زیرآبی بر پایه استفاده از فشار هیدرواستاتیک طبیعی در عمق حدود ۵۰۰ متری دریا استوار است. در این روش، واحدهای اسمز معکوس در این عمق غوطه‌ور می‌شوند و فشار عظیم آب، عمل جداسازی نمک را انجام می‌دهد. سپس آب تصفیه‌شده به ساحل پمپاژ می‌شود.

الکساندر فوگلسانگ، بنیان‌گذار و مدیرعامل شرکت فلوشن (Flocean) در اسلو، توضیح می‌دهد که این فناوری جدید، ترکیبی هوشمندانه از پمپ‌های زیرآبی با غشاها و فیلترهای موجود است. این رویکرد نه تنها بین ۴۰ تا ۵۰ درصد کمتر از تصفیه‌خانه‌های مرسوم انرژی مصرف می‌کند، بلکه سیستم‌های ماژولار آن را می‌توان بدون نیاز به مهندسی اختصاصی در نقاط مختلف اعماق دریا مستقر کرد.

مزایای عمق دریا

• کاهش باکتری و میکروارگانیسم‌ها: اعماق دریا نسبت به آب‌های کم‌عمق‌تر، حاوی باکتری و میکروارگانیسم‌های کمتری هستند.
• پایداری دما و فشار: شرایط در عمق دریا قابل پیش‌بینی و در تمام طول سال یکسان است، برخلاف واحدهای ساحلی که با نوسانات دما، شکوفایی جلبکی و طوفان‌ها مواجه‌اند.
• کاهش نیاز به پیش‌تصفیه: نیاز کمتری به پیش‌تصفیه شیمیایی وجود دارد.
• عدم نگرانی عمومی: استقرار تجهیزات در زیر آب، نگرانی‌های مردم از ساخت تأسیسات بزرگ و ناخوشایند در کنار ساحل را از بین می‌برد.

چالش‌های پیش رو

با وجود مزایای فراوان، شیرین‌سازی زیرآبی هنوز با چالش‌هایی برای تولید تجاری در مقیاس وسیع روبه‌رو است:

• هزینه بالا: حتی با کاهش ۴۰ درصدی هزینه‌ها نسبت به شیرین‌سازی زمینی، این روش همچنان گران‌تر از استخراج آب از چاه‌ها یا دریاچه‌ها است.
• نیاز به پمپاژ: آب تصفیه‌شده باید از عمق ۶۰۰ متری به بالا پمپاژ شود که خود نیازمند انرژی است.
• عدم اثبات در مقیاس بزرگ: نضال هلال، بنیان‌گذار مرکز تحقیقات آب دانشگاه نیویورک در ابوظبی، تأکید می‌کند که این فناوری هنوز در مقیاس بزرگ اثبات نشده است.

با این حال، پیشرفت‌هایی مانند غشاهای اسمز معکوس رسانای الکتریکی که خود را تمیز نگه می‌دارند و فاصله زمانی بین تعمیرات را افزایش می‌دهند (از ۲ تا ۳ سال فعلی)، می‌توانند به مقرون‌به‌صرفه‌تر شدن این فناوری کمک کنند.

نگرانی‌های زیست‌محیطی و محدودیت‌های جغرافیایی

برخی کارشناسان خواستار پژوهش بیشتر برای بررسی اثرات شیرین‌سازی زیرآبی بر اکوسیستم‌های دریایی هستند. آدینا پیتان، استاد مؤسسه علوم دریایی دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز، اشاره می‌کند که ناحیه نیمه‌تاریک دریا (۲۰۰ تا ۱۰۰۰ متر عمق) محل زندگی موجودات مهمی مانند نهنگ، ماهی مرکب و عروس دریایی است و نقش حیاتی در چرخه کربن ایفا می‌کند. بنابراین، برداشت آب و دفع شورابه باید بدون آسیب به حیات دریایی انجام شود.

همچنین، این فناوری به دلیل نیاز به عمق زیاد، در تمام نقاط ساحلی قابل استفاده نیست. سواحل با شیب تند که عمق به سرعت افزایش می‌یابد، برای این روش ایده‌آل هستند، زیرا نیاز به لوله‌کشی طولانی و پرهزینه را کاهش می‌دهند.

چشم‌انداز آینده

شرکت فلوشن در حال ساخت نخستین واحد بزرگ شیرین‌سازی زیرآبی جهان در سواحل نروژ است و قراردادی برای تأمین آب یک مجتمع صنعتی از سال ۲۰۲۶ دارد. شرکت هلندی واتِرایز نیز قصد دارد امسال ساخت واحدی در خلیج عقبه (دریای سرخ) را آغاز کند و شرکت اوشن‌ول در آمریکا نمونه آزمایشی خود را نزدیک لس‌آنجلس می‌آزماید.

فوگلسانگ معتقد است که چالش اصلی نه فنی، بلکه هماهنگ‌کردن مشتریان، دولت‌ها و سرمایه‌گذاران است، زیرا صنعت زیرساخت آب بسیار محافظه‌کار است. با این حال، هلال باور دارد که شیرین‌سازی زیرآبی می‌تواند روزی به طور گسترده عملی شود و آب مورد نیاز شهرها را تأمین کند، هرچند رسیدن به مقیاس شهری ممکن است یک دهه یا بیشتر زمان ببرد.