تبدیل آب دریا به آب شیرین با انرژی خورشیدی؛ فناوری جدید چگونه کار می‌کند؟

گیزمکس
نویسنده: آلا محمدی
شنبه 28 شهریور 1405
سامانه خورشیدی برای تبدیل آب دریا به آب شیرین
استفاده از انرژی خورشیدی برای نمک‌زدایی آب دریا و تولید آب شیرین

کمبود آب شیرین باعث شده پژوهشگران به دنبال روش‌هایی باشند که بتوانند آب شور و به‌ویژه آب دریا را با مصرف انرژی کمتر به آب قابل استفاده تبدیل کنند. یکی از مسیرهای مهم، استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی برای نمک‌زدایی است؛ روشی که می‌تواند وابستگی سامانه‌های کوچک و مستقل به شبکه برق را کاهش دهد. خبرگزاری AP نیز نمک‌زدایی را یکی از فناوری‌های رو به گسترش برای مقابله با کمبود آب معرفی کرده و در عین حال به مصرف انرژی و مشکل پساب شور حاصل از این فرایند اشاره کرده است.

در یکی از پژوهش‌های منتشرشده در سال ۲۰۲۶، دانشمندان یک سامانه خورشیدی برای جداسازی منابع از آب دریا طراحی کردند که علاوه بر تولید آب شیرین، امکان بازیابی موادی مانند لیتیوم و اورانیوم و همچنین تولید برق را فراهم می‌کند. این سامانه با استفاده از نور خورشید و چند مرحله بازیابی گرما کار می‌کند. پژوهشگران در آزمایش‌های فضای باز توانستند به نرخ جمع‌آوری روزانه حدود ۱۹.۸۲ کیلوگرم آب در هر مترمربع برسند.

فناوری دیگری که در سال ۲۰۲۶ در مجله Separation and Purification Technology گزارش شد، یک دستگاه نمک‌زدایی است که مستقیماً به پنل فتوولتائیک متصل می‌شود. این سامانه بدون نیاز به اتصال مستقیم به شبکه برق، آب دریای طبیعی را تصفیه کرد و رسانایی آب را از حدود ۵۴ میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر به کمتر از یک میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر رساند؛ شاخصی که نشان‌دهنده کاهش قابل توجه نمک‌های محلول است. پژوهشگران هزینه سطحی تولید آب این سیستم را نیز حدود ۱.۸۵ دلار برای هر مترمکعب برآورد کرده‌اند.

تبلیغات

در پژوهش دیگری که در Nature Water منتشر شده، دانشمندان یک سامانه کشاورزی خورشیدی و نمک‌زدایی دایره‌ای توسعه داده‌اند. در این روش، انرژی خورشید برای نمک‌زدایی آب دریا استفاده می‌شود و آب حاصل برای آبیاری به کار می‌رود. پژوهشگران این سامانه را در یک آزمایش میدانی سه‌ماهه در جزیره هاینان چین آزمایش کردند و علاوه بر تولید آب شیرین، امکان استفاده مجدد از زیست‌توده باقی‌مانده برای ساخت تبخیرکننده‌های زیستی و کود را بررسی کردند.

یک مطالعه منتشرشده در Scientific Reports نیز نشان داده است که استفاده از صفحات حاوی اکسید آهن نانومقیاس در حوضچه‌های نمک‌زدایی خورشیدی می‌تواند جذب انرژی و تولید آب شیرین را افزایش دهد. این سامانه در آزمایش‌ها به حداکثر تولید روزانه حدود ۶.۵ لیتر آب به ازای هر مترمربع رسید و میانگین بهره‌وری روزانه آن نسبت به نمونه مقایسه‌ای حدود ۲۷ تا ۳۰ درصد افزایش یافت.

در یک پژوهش دیگر که در نشریه ACS منتشر شده، پوشش فوتوترمال مبتنی بر کاربید سیلیسیم (SiC) برای افزایش جذب تابش خورشید در سامانه نمک‌زدایی آزمایش شد. نمونه دارای ۲۰ درصد SiC توانست حدود ۲۸۲۲ میلی‌لیتر آب به ازای هر مترمربع در روز تولید کند و رسانایی الکتریکی آب نیز حدود ۹۸ درصد کاهش یافت. این نتایج البته مربوط به آزمایش‌های پژوهشی و سامانه‌های آزمایشگاهی است و به معنای آماده بودن فناوری برای استفاده گسترده شهری نیست.

نکته مهم این است که نمک‌زدایی خورشیدی با تولید گسترده آب شیرین تفاوت دارد. بسیاری از نتایج فعلی در مقیاس آزمایشگاهی، نیمه‌صنعتی یا پایلوت به دست آمده‌اند. چالش‌هایی مانند هزینه تجهیزات، دوام غشاها و مواد، رسوب نمک، نگهداری سامانه، مقیاس‌پذیری و نحوه مدیریت آب شور باقی‌مانده همچنان باید حل شوند. AP نیز به مصرف انرژی و پیامدهای زیست‌محیطی تخلیه آب شور حاصل از نمک‌زدایی اشاره کرده است.

بنابراین، برخلاف برداشت احتمالی از تیتر، دانشمندان هنوز به یک روش جادویی و بدون هزینه برای تبدیل نامحدود آب دریا به آب آشامیدنی نرسیده‌اند؛ اما پژوهش‌های ۲۰۲۶ نشان می‌دهند استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی، بازیابی گرما و مواد فوتوترمال می‌تواند مسیر نمک‌زدایی کم‌انرژی‌تر و مستقل از شبکه برق را تقویت کند.

    منبع این گزارش

    نظرات کاربرانکپی متنکپی لینک