سامانه تبخیر خورشیدی با الهام از بدن ماهی برای تولید آب شیرین

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس موفق به طراحی یک سامانه تبخیر خورشیدی پیشرفته شده‌اند که با الگوبرداری از طبیعت، فرآیند نمک‌زدایی از آب‌های شور را با کارایی بسیار بالا و هزینه کم انجام می‌دهد.

نوآوری در طراحی با الهام از طبیعت

در یک دستاورد علمی جدید، سیدامید حقانی پیوندی با هدف مقابله با بحران کم‌آبی، سامانه‌ای را توسعه داده است که از ساختار بدن ماهی و بادگیرها برای بهینه‌سازی تبخیر استفاده می‌کند. این فناوری با مدیریت هم‌زمان ویژگی‌های ترشوندگی سطح و بهره‌گیری از جریان باد، چالش‌های سنتی تولید آب شیرین را مرتفع می‌سازد.

استفاده از این الگوهای زیستی باعث شده تا نرخ تولید بخار در آب‌های شور به رقم خیره‌کننده ۶.۵۸ کیلوگرم بر مترمربع‌ـ‌ساعت برسد. این رویکرد، پاسخ بسیار موثری برای مناطقی است که با محدودیت شدید منابع آب شیرین مواجه هستند.

غلبه بر چالش تجمع نمک و افزایش بازدهی

یکی از بزرگ‌ترین موانع در سامانه‌های قدیمی، تجمع کریستال‌های نمک بر روی سطوح جاذب نور بود. پژوهشگران با معرفی ساختار ژانوس (با دیواره‌های داخلی آب‌گریز و خارجی آبدوست)، موفق شدند از این پدیده جلوگیری کنند.

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که ترکیب هوشمندانه هندسه و جریان باد، عملکرد سیستم را به شکل چشمگیری ارتقا می‌دهد:

• افزایش ۱۱۸ درصدی نرخ تبخیر با وزش باد در سرعت ۱ متر بر ثانیه.
• بهبود عملکرد در آرایه‌های مثلثی نسبت به چیدمان‌های مستطیلی.
• حفظ پایداری طولانی‌مدت سامانه در محیط‌های بسیار شور.

تحلیل اقتصادی و پایداری محیط‌زیست

بررسی‌های اقتصادی انجام شده بر روی این سامانه تبخیر خورشیدی نشان می‌دهد که مدل الهام‌گرفته از بدن ماهی، از نظر اقتصادی بسیار مقرون‌به‌صرفه است. هزینه تولید بخار در این مدل تنها حدود ۰.۸ دلار به ازای هر کیلوگرم بر مترمربع‌ـ‌ساعت برآورد شده است.

در نهایت، این پژوهش مسیر جدیدی را برای توسعه فناوری‌های پایدار و کم‌هزینه در حوزه تولید آب شیرین از منابع غیرقابل شرب باز می‌کند که می‌تواند تأثیر عمیقی بر امنیت آبی مناطق خشک داشته باشد.