تامین آب آشامیدنی پاک با ۱۰ روش نوین
مشکل کمبود آب در سراسر زمین هر روزه بیشتر و بیشتر می‌شود و در حال حاضر بیش از یک میلیارد نفر از کمبود آب پاک و آشامیدنی رنج می‌برند. هر فرد در سراسر جهان روزانه تقریباً به ۲۰ تا ۵۰ لیتر آب سالم و تمیز برای نوشیدن، استحمام و آشپزی نیاز دارد. حدود ۲۰ درصد از مردم روی زمین به آب آشامیدنی تمیز و سالم دسترسی ندارند و گاها برای اینکه بتوانند آب آشامیدنی داشته باشند باید به مناطق خاصی بروند و ممکن است تا رسیدن به آنجا و آوردن آب پاک به محل زندگی خود شش یا حتی هشت ساعت در راه باشند.
آب شیرین در سیاره زمین محدود است، بنابراین محققان و دانشمندان به دنبال راه‌هایی برای تأمین آب پاک و تمیز بیشتر برای ساکنان این سیاره هستند.از آنجا که ۲۲ مارس از سوی سازمان ملل به عنوان روز جهانی “آب” نامگذاری شده ما طی این مقاله در مورد ۱۰ فناوری جدید که میتواند سبب تامین آب پاک شود، گفته‌ایم.
۱. فناوری نوین شرکت “زیرو مس واتر”
شرکت “زیرو مس واتر”(Zero Mass Water) پروژه‌ای با نام “Source Hydropanel” را آغاز کرد که طی آن از انرژی خورشیدی برای ایجاد آب آشامیدنی استفاده می‌کند و با این فناوری میتواند حداکثر ۱۰ لیتر در روز آب پاک تامین کند که این مقدار آب برای نیازهای اساسی دو تا سه نفر کافی است. سیستم کاربردی پشت صفحات خورشیدی نسبتاً ساده و در عین حال بسیار کارآمد است. روش آنها بدین گونه است که از انرژی خورشیدی برای گرم کردن ماده‌ای اسفنج مانند به منظور میعان استفاده می‌شود و با گذشت زمان آب جمع شده و سپس در یک مخزن جمع‌آوری می‌شود. آب مخزن فیلتر می‌شود و در همین حال مواد معدنی نیز به منظور بهبود طعم و بهداشت به آن اضافه می‌شوند. کل این “فرایند” میتواند به یک شیر آب یا آب نما متصل شود و دسترسی آسان به آب سالم و نوشیدنی را برای افراد فراهم کند.
۲. برداشت آب از مه
ابزار تامین آب پاک “برداشت آب از مه”(Fog Harvester) که در بیابان مراکش واقع شده است از حصارهای فلزی عظیم تشکیل شده و آنها از آن برای به دام انداختن مه و تبدیل آن به آب تمیز و آشامیدنی استفاده می‌کنند. سطح برداشت بیش از ۶۰۰ متر مربع است و عمدتا از مه استفاده می‌کند که تقریباً به مدت نیم سال منطقه “Aït Baâmrane” را پوشانده است. از نظر آمار و نتایج دستگاه برداشت مه مراکشی میتواند در هر یارد مربع از حصار فلزی تا ۱۷ گالن آب آشامیدنی سالم تولید کند. آب پاک تامین شده پس از آن با استفاده از سیستم پمپ خورشیدی به ساکنان محلی تحویل داده می‌شود.
۳. تامین آب با کمک فیلترهای نوین
یک روش خلاقانه برای تامین آب تمیز “Drinkable Book” است که این فناوری توسط دانشمندان دانشگاه “کارنگی ملون” با مشارکت سازمان خصوصی”Water is Life” ایجاد شده است. این کتاب از چند صفحه همانند صفحه کتاب برای فیلتر آب تشکیل شده است و روی هر صفحه نیز توصیه‌های بهداشتی نوشته شده است. این اطلاعات روی کاغذ صافی چاپ شده است که میتواند برای تصفیه آب و از بین بردن ۹۹.۹ درصد باکتری‌ها استفاده شود. تمام کاری که افراد می‌بایست انجام دهند این است که یک فیلتر را برداشته و آن را روی ظرف مخصوص فیلتر قرار دهند و آب آلوده را روی آن بریزند و سپس آب پاک و آشامیدنی تحویل بگیرند. واقعیت شگفت انگیز درباره فناوری مذکور این است که یک کتاب برای یک شخص میتواند تا چهار سال دوام بیاورد و این به آن معناست که آن فرد میتواند به مدت چهار سال آب پاک بنوشد.
۴. دستگاه تصفیه آب فرابنفش قابل حمل
در حالی که کمبود آب در نقاط مختلف و خشکسالی در سراسر جهان یک نگرانی بزرگ است اما مکان‌های زیادی وجود دارد که توسط آب احاطه شده‌اند اما این آب، آلوده و غیر قابل شرب است. به همین دلیل محققان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلک و دانشگاه استنفورد یک دستگاه تصفیه آب کوچک فرابنفش را ایجاد کرده‌اند. این فناوری یک دستگاه مستطیل شکل سیاه و ساده به اندازه نصف یک تمبر پستی است و میتواند عملیات تصفیه آب را از مدت زمان طولانی ۴۸ ساعت به ۲۰ دقیقه کاهش دهد چرا که این دستگاه نه تنها فقط از نور فرابنفش بلکه از طیف کاملی از انرژی استفاده می‌کند. انتظار می‌رود این دستگاه در آینده‌ای نزدیک به مناطقی که بیشتر به آب آشامیدنی سریع نیاز دارند برسد.
۵. فیلتر تصفیه آب خورشیدی و بادی
همانطور که در بالا ذکر شد، آب آلوده نیز به اندازه کمبود آب یک مشکل بزرگ است. به همین دلیل شرکت “Innovative Water Technologies” سیستمی برای تصفیه آب موسوم به “SunSpring Hybrid” ایجاد کرده است که میتواند حداکثر ۲۰ هزار لیتر آب تمیز در یک روز در اختیار جامعه قرار دهد و 10 سال یا بیشتر دوام بیاورد. این دستگاه از انرژی خورشیدی و بادی استفاده می‌کند و نکته جالب توجه این است که این دستگاه کاربردی کاملاً قابل حمل است. این دستگاه به کشورهای در حال توسعه کمک می‌کند تا راه‌های آبی آلوده خود را تمیز کنند و به مردم این امکان را می‌دهد تا بار دیگر از نوشیدن آب آشامیدنی تمیز و سالم لذت ببرند.
۶. برج آب وارکا
ساکنان روستایی در اتیوپی با کمک یک اختراع باورنکردنی قادرند آب تمیز را از هوای نازک استخراج کنند. این دستگاه “برج آب وارکا”(The Warka Water Tower) نام دارد و بر اساس همان اصل کلی برداشت آب از مه ساخته شده است با این تفاوت که به شکل یک استوانه عظیم است و از بامبو ساخته شده و در یک توری قابل بازیافت، پیچیده شده است. این دستگاه به جوامع اجازه می‌دهد آب سالم و قابل آشامیدنی را در دسترس مردم قرار دهند.
۷. لایف‌استراو
” لایف‌استراو”(LifeStraw ) ممکن است معروف‌ترین فناوری باشد که انقلابی در نحوه نوشیدن آب تمیز در مناطق کمتر توسعه یافته ایجاد کرده است. فیلتر آب لایف استراو توسط شرکت سوئیسی وسترگارد ایجاد شده و یک نی قابل حمل است که میتواند آب آلوده را فیلتر کرده و قابل نوشیدن سازد. نی مذکور میتواند تا ۱۰۰۰ لیتر آب را تصفیه کند و تا ۹۹.۹ درصد انگل و باکتری‌ها را از بین ببرد. علاوه بر این، این شرکت همچنین دستگاه‌های تصفیه آب با ظرفیت بالا از فولاد را توسعه داده است که در شرایط اضطراری و توسط تیم‌های واکنش اضطراری استفاده می‌شود.
۸. هواژل هوشمند
محققان دانشگاه ملی سنگاپور موفق شدند با استفاده از یک هواژل هوشمند، هوا را به آب پاک و تمیز تبدیل کنند، در حالی که این هواژل نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد. این تیم نوعی هواژل فوق سبک ساخته‌اند که کمی شبیه اسفنج به نظر می‌رسد و به همان شکل کار می‌کند، اما برای بیرون کشیدن آبی که از هوای اطراف جذب می‌کند، نیازی به فشار دادن آن نیست. علاوه بر این، برای استخراج آب مورد نیاز به باتری نیازی ندارد. محققان می‌گویند، یک کیلوگرم از این هواژل در یک روز مرطوب در سنگاپور، روزانه ۱۷ لیتر آب تولید می‌کند. ترفند این روش در استفاده از پلیمرها است که مولکول‌های بلندی هستند که در هواژل جمع شده‌اند. این پلیمر دارای یک ساختار شیمیایی است که باعث جذب آب و همچنین دفع آن می‌شود. بنابراین، این هواژل هوشمند مولکول‌های آب را از هوا جذب می‌کند، آنها را به شکل مایع متراکم می‌کند و آب حاصل را بیرون می‌دهد. علاوه بر این، هنگامی که نور آفتاب کافی باشد، این هواژل برای دفع آب سریع‌تر هم عمل می‌کند و ۹۵ درصد بخار آب درون هواژل را به آب مایع تبدیل می‌کند.
۹. تبدیل آب دریا به آب شرب
یک نورگیر نمک‌زدا که توسط “هنری گلوگائو” طراحی شده است، یکی از نامزدهای نهایی جایزه “طراحی لکسوس ۲۰۲۱” است که با انرژی پاک و بدون هیچ هزینه‌ای، آب دریا را قابل شرب می‌کند. این طرح موسوم به “نورگیر نمک‌زدای خورشیدی”(Solar Desalination Skylight) یکی از نامزدهای نهایی کسب جایزه “Lexus Design Award ۲۰۲۱” است که کاملاً منطبق با اصول طراحی و مهندسی برای آینده‌ای بهتر است. این نورگیر از ترکیبی از انرژی رایگان و فراوان خورشید و آب دریا برای ارائه خدمات اساسی به محله‌های فقیرنشین استفاده می‌کند و با انرژی پاک و بدون هزینه خورشید، هم روشنایی را به ارمغان می‌آورد و هم آب دریا را قابل شرب می‌کند. این نورگیر نمک‌زدای خورشیدی با تبخیر آب دریا از طریق انرژی خورشید کار می‌کند. آب دریا در طول روز از طریق یک لوله به داخل این نورگیر کاسه‌ای شکل می‌رود و تابش خورشید این آب شور را تقطیر می‌کند و سپس می‌توان از یک شیر که در پایین نورگیر تعبیه شده است، برای استخراج آب آشامیدنی استفاده کنند. این نورگیر سپس در شب، از نمک به جا مانده از فرآیند تصفیه برای تولید بار الکتریکی و تأمین روشنایی استفاده می‌کند.
۱۰. گرفتن آب آشامیدنی از هوا با روشی جدید
محققان آزمایشگاه “APL” دانشگاه “جانز هاپکینز” موادی پیدا کرده‌اند که میتواند مقادیر زیادی از آب را از هوا جمع‌آوری کند. نکته کلیدی این پژوهش ماده‌ای با نام مخفف “MOF” است. این ساختار دارای بیشترین سطح در میان تمامی موادی است که تاکنون شناخته شده‌اند.در واقع، اگر بتوان تنها یک گرم از ماده “MOF” را باز کرد، این میزان میتواند برای پوشش‌دهی یک زمین فوتبال کافی باشد.به این ترتیب تمام این فضای داخلی، آن را برای دریافت و ذخیره آب، ایده‌آل می‌کند. محققان موفق شده‌اند از “MOF” استفاده کنند تا بخار آب را از هوا جذب کرده و آن را برای نوشیدن به حالت مایع تبدیل کنند.
منبع:ایسنا
۱. فناوری نوین شرکت “زیرو مس واتر”
شرکت “زیرو مس واتر”(Zero Mass Water) پروژه‌ای با نام “Source Hydropanel” را آغاز کرد که طی آن از انرژی خورشیدی برای ایجاد آب آشامیدنی استفاده می‌کند و با این فناوری میتواند حداکثر ۱۰ لیتر در روز آب پاک تامین کند که این مقدار آب برای نیازهای اساسی دو تا سه نفر کافی است. سیستم کاربردی پشت صفحات خورشیدی نسبتاً ساده و در عین حال بسیار کارآمد است. روش آنها بدین گونه است که از انرژی خورشیدی برای گرم کردن ماده‌ای اسفنج مانند به منظور میعان استفاده می‌شود و با گذشت زمان آب جمع شده و سپس در یک مخزن جمع‌آوری می‌شود. آب مخزن فیلتر می‌شود و در همین حال مواد معدنی نیز به منظور بهبود طعم و بهداشت به آن اضافه می‌شوند. کل این “فرایند” میتواند به یک شیر آب یا آب نما متصل شود و دسترسی آسان به آب سالم و نوشیدنی را برای افراد فراهم کند.
۲. برداشت آب از مه
ابزار تامین آب پاک “برداشت آب از مه”(Fog Harvester) که در بیابان مراکش واقع شده است از حصارهای فلزی عظیم تشکیل شده و آنها از آن برای به دام انداختن مه و تبدیل آن به آب تمیز و آشامیدنی استفاده می‌کنند. سطح برداشت بیش از ۶۰۰ متر مربع است و عمدتا از مه استفاده می‌کند که تقریباً به مدت نیم سال منطقه “Aït Baâmrane” را پوشانده است. از نظر آمار و نتایج دستگاه برداشت مه مراکشی میتواند در هر یارد مربع از حصار فلزی تا ۱۷ گالن آب آشامیدنی سالم تولید کند. آب پاک تامین شده پس از آن با استفاده از سیستم پمپ خورشیدی به ساکنان محلی تحویل داده می‌شود.
۳. تامین آب با کمک فیلترهای نوین
یک روش خلاقانه برای تامین آب تمیز “Drinkable Book” است که این فناوری توسط دانشمندان دانشگاه “کارنگی ملون” با مشارکت سازمان خصوصی”Water is Life” ایجاد شده است. این کتاب از چند صفحه همانند صفحه کتاب برای فیلتر آب تشکیل شده است و روی هر صفحه نیز توصیه‌های بهداشتی نوشته شده است. این اطلاعات روی کاغذ صافی چاپ شده است که میتواند برای تصفیه آب و از بین بردن ۹۹.۹ درصد باکتری‌ها استفاده شود. تمام کاری که افراد می‌بایست انجام دهند این است که یک فیلتر را برداشته و آن را روی ظرف مخصوص فیلتر قرار دهند و آب آلوده را روی آن بریزند و سپس آب پاک و آشامیدنی تحویل بگیرند. واقعیت شگفت انگیز درباره فناوری مذکور این است که یک کتاب برای یک شخص میتواند تا چهار سال دوام بیاورد و این به آن معناست که آن فرد میتواند به مدت چهار سال آب پاک بنوشد.
۴. دستگاه تصفیه آب فرابنفش قابل حمل
در حالی که کمبود آب در نقاط مختلف و خشکسالی در سراسر جهان یک نگرانی بزرگ است اما مکان‌های زیادی وجود دارد که توسط آب احاطه شده‌اند اما این آب، آلوده و غیر قابل شرب است. به همین دلیل محققان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلک و دانشگاه استنفورد یک دستگاه تصفیه آب کوچک فرابنفش را ایجاد کرده‌اند. این فناوری یک دستگاه مستطیل شکل سیاه و ساده به اندازه نصف یک تمبر پستی است و میتواند عملیات تصفیه آب را از مدت زمان طولانی ۴۸ ساعت به ۲۰ دقیقه کاهش دهد چرا که این دستگاه نه تنها فقط از نور فرابنفش بلکه از طیف کاملی از انرژی استفاده می‌کند. انتظار می‌رود این دستگاه در آینده‌ای نزدیک به مناطقی که بیشتر به آب آشامیدنی سریع نیاز دارند برسد.
۵. فیلتر تصفیه آب خورشیدی و بادی
همانطور که در بالا ذکر شد، آب آلوده نیز به اندازه کمبود آب یک مشکل بزرگ است. به همین دلیل شرکت “Innovative Water Technologies” سیستمی برای تصفیه آب موسوم به “SunSpring Hybrid” ایجاد کرده است که میتواند حداکثر ۲۰ هزار لیتر آب تمیز در یک روز در اختیار جامعه قرار دهد و 10 سال یا بیشتر دوام بیاورد. این دستگاه از انرژی خورشیدی و بادی استفاده می‌کند و نکته جالب توجه این است که این دستگاه کاربردی کاملاً قابل حمل است. این دستگاه به کشورهای در حال توسعه کمک می‌کند تا راه‌های آبی آلوده خود را تمیز کنند و به مردم این امکان را می‌دهد تا بار دیگر از نوشیدن آب آشامیدنی تمیز و سالم لذت ببرند.
۶. برج آب وارکا
ساکنان روستایی در اتیوپی با کمک یک اختراع باورنکردنی قادرند آب تمیز را از هوای نازک استخراج کنند. این دستگاه “برج آب وارکا”(The Warka Water Tower) نام دارد و بر اساس همان اصل کلی برداشت آب از مه ساخته شده است با این تفاوت که به شکل یک استوانه عظیم است و از بامبو ساخته شده و در یک توری قابل بازیافت، پیچیده شده است. این دستگاه به جوامع اجازه می‌دهد آب سالم و قابل آشامیدنی را در دسترس مردم قرار دهند.
۷. لایف‌استراو
” لایف‌استراو”(LifeStraw ) ممکن است معروف‌ترین فناوری باشد که انقلابی در نحوه نوشیدن آب تمیز در مناطق کمتر توسعه یافته ایجاد کرده است. فیلتر آب لایف استراو توسط شرکت سوئیسی وسترگارد ایجاد شده و یک نی قابل حمل است که میتواند آب آلوده را فیلتر کرده و قابل نوشیدن سازد. نی مذکور میتواند تا ۱۰۰۰ لیتر آب را تصفیه کند و تا ۹۹.۹ درصد انگل و باکتری‌ها را از بین ببرد. علاوه بر این، این شرکت همچنین دستگاه‌های تصفیه آب با ظرفیت بالا از فولاد را توسعه داده است که در شرایط اضطراری و توسط تیم‌های واکنش اضطراری استفاده می‌شود.
۸. هواژل هوشمند
محققان دانشگاه ملی سنگاپور موفق شدند با استفاده از یک هواژل هوشمند، هوا را به آب پاک و تمیز تبدیل کنند، در حالی که این هواژل نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد. این تیم نوعی هواژل فوق سبک ساخته‌اند که کمی شبیه اسفنج به نظر می‌رسد و به همان شکل کار می‌کند، اما برای بیرون کشیدن آبی که از هوای اطراف جذب می‌کند، نیازی به فشار دادن آن نیست. علاوه بر این، برای استخراج آب مورد نیاز به باتری نیازی ندارد. محققان می‌گویند، یک کیلوگرم از این هواژل در یک روز مرطوب در سنگاپور، روزانه ۱۷ لیتر آب تولید می‌کند. ترفند این روش در استفاده از پلیمرها است که مولکول‌های بلندی هستند که در هواژل جمع شده‌اند. این پلیمر دارای یک ساختار شیمیایی است که باعث جذب آب و همچنین دفع آن می‌شود. بنابراین، این هواژل هوشمند مولکول‌های آب را از هوا جذب می‌کند، آنها را به شکل مایع متراکم می‌کند و آب حاصل را بیرون می‌دهد. علاوه بر این، هنگامی که نور آفتاب کافی باشد، این هواژل برای دفع آب سریع‌تر هم عمل می‌کند و ۹۵ درصد بخار آب درون هواژل را به آب مایع تبدیل می‌کند.
۹. تبدیل آب دریا به آب شرب
یک نورگیر نمک‌زدا که توسط “هنری گلوگائو” طراحی شده است، یکی از نامزدهای نهایی جایزه “طراحی لکسوس ۲۰۲۱” است که با انرژی پاک و بدون هیچ هزینه‌ای، آب دریا را قابل شرب می‌کند. این طرح موسوم به “نورگیر نمک‌زدای خورشیدی”(Solar Desalination Skylight) یکی از نامزدهای نهایی کسب جایزه “Lexus Design Award ۲۰۲۱” است که کاملاً منطبق با اصول طراحی و مهندسی برای آینده‌ای بهتر است. این نورگیر از ترکیبی از انرژی رایگان و فراوان خورشید و آب دریا برای ارائه خدمات اساسی به محله‌های فقیرنشین استفاده می‌کند و با انرژی پاک و بدون هزینه خورشید، هم روشنایی را به ارمغان می‌آورد و هم آب دریا را قابل شرب می‌کند. این نورگیر نمک‌زدای خورشیدی با تبخیر آب دریا از طریق انرژی خورشید کار می‌کند. آب دریا در طول روز از طریق یک لوله به داخل این نورگیر کاسه‌ای شکل می‌رود و تابش خورشید این آب شور را تقطیر می‌کند و سپس می‌توان از یک شیر که در پایین نورگیر تعبیه شده است، برای استخراج آب آشامیدنی استفاده کنند. این نورگیر سپس در شب، از نمک به جا مانده از فرآیند تصفیه برای تولید بار الکتریکی و تأمین روشنایی استفاده می‌کند.
۱۰. گرفتن آب آشامیدنی از هوا با روشی جدید
محققان آزمایشگاه “APL” دانشگاه “جانز هاپکینز” موادی پیدا کرده‌اند که میتواند مقادیر زیادی از آب را از هوا جمع‌آوری کند. نکته کلیدی این پژوهش ماده‌ای با نام مخفف “MOF” است. این ساختار دارای بیشترین سطح در میان تمامی موادی است که تاکنون شناخته شده‌اند.در واقع، اگر بتوان تنها یک گرم از ماده “MOF” را باز کرد، این میزان میتواند برای پوشش‌دهی یک زمین فوتبال کافی باشد.به این ترتیب تمام این فضای داخلی، آن را برای دریافت و ذخیره آب، ایده‌آل می‌کند. محققان موفق شده‌اند از “MOF” استفاده کنند تا بخار آب را از هوا جذب کرده و آن را برای نوشیدن به حالت مایع تبدیل کنند.
منبع:ایسنا