کیمیای آب

بررسی مزایا و معایب شیرین‌سازی و تاثیرات زیست‌محیطی آنهستی حاجی‌ میری/ دانشجوی مقطع کارشناسی مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شریف میزان استفاده از روش‌های مختلف نمک‌زدایی و پیش‌بینی استفاده از آن‌ها تا سی سال آیندهحدود سه‌چهارم سطح کره‌ی زمین مملو از آب است اما نودوهفت درصد آن به دلیل شوری زیاد قابل آشامیدن نیست. دست‌یابی به آب قابل آشامیدن یکی از مشکلات اصلی سلامتی امروز است. خاورمیانه و آفریقا منطقه‌ای است که منابع آبی آن بسیار پراکنده و محدود است. از میان بیست کشور کم‌آب دنیا، چهارده مورد در منطقه‌ی خاورمیانه قرار دارند. این در حالی است که به گفته‌ی کارشناسان، تقاضای آب خاورمیانه طی سی ‌سال آتی سه برابر می‌شود. نرخ رشد بالای جمعیت، شهرنشینی، صنعتی‌شدن و دسترسی به منابع آب آشامیدنی محدود، منجر به بحرانی‌شدن شرایط در این دوران شده‌اند.نمک‌زدایی یا شیرین‌کردن آب، از فناوری‌هایی است که بسیاری معتقدند از بهترین راه‌حل‌های بحران آب موجود به شمار می‌رود. در این مقاله به زبان ساده به توضیح این فناوری و نکات مثبت و منفی آن پرداخته خواهد شد. نمک‌زدایی به طور مختصر به معنای زدودن نمک و موارد آلوده‌کننده از آب و قابل‌شرب‌کردن آن می‌باشد. منابعی که برای این کار استفاده می‌شوند عبارت‌اند از: آب دریاها و اقیانوس‌ها، آب لب‌شور، آب‌های زیرزمینی و سطحی و پساب‎ها.فرآیند نمک‌زدایی به مقادیر کلان انرژی نیازمند است تا نمک را از آب بزداید و آن را قابل‌شرب نماید. سه روش اصلی برای شیرین‌سازی آب وجود دارد که عبارت‌اند از شیرین‌سازی گرمایی، شیرین‌سازی الکتریکی و شیرین‌سازی فشاری. این روش‌ها در بخش مصرف انرژی، هزینه و نوع استفاده با یک‌دیگر متفاوت هستند. به هر حال سه فناوری شیرین‌سازی آب که در منطقه‌ی خاورمیانه به کار می‌روند، عبارت‌اند از RO یاReverse Osmosis ، MSF یا Multistage Flash و MED یا Multi-Effect Distillation. روش‌های MSF و MED جزو روش‌های شیرین‌سازی واحدمحور هستند اما در روش RO از نوعی غشا برای جداکردن نمک از آب استفاده می‌شود. همه‌ی این روش‌ها پرهزینه هستند.در حال حاضر، در بیش از صدوبیست کشور پلنت‌های نمک‌زدایی در حال کار هستند و بزرگ‌ترین آن‌ها در عربستان واقع شده است. عربستان تفریبا هفتاد درصد آب شرب خود را از طریق نمک‌زدایی تامین می کند.در حال حاضر، در بیش از صدوبیست کشور پلنت‌های نمک‌زدایی مشغول به کار هستند و بزرگ‌ترین آن‌ها در عربستان واقع شده است. عربستان تفریبا هفتاد درصد آب شرب خود را از طریق نمک‌زدایی تامین می کند. در ایران زمان نصب و به کارگیری نخستین تأسیسات نمک‌زدایی آب دقیقا مشخص نیست؛ به نظر می‌رسد که نخستین تأسیسات نمک‌زدایی آب کشور، در سال ۱۳۴۰ و هم‌زمان با توسعه‌ی صادرات نفت، در جزیره‌ی خارک نصب شده باشد و از آن پس، به کارگیری تدریجی این تأسیسات، برای تأمین آب شرب جزایر و برخی شهرهای ساحلی جنوبی کشور، به صورت محدود، به کار گرفته شده است.برخی از مزایای شیرین‌سازی آب عبارتند از:· تامین آب سالم و قابل شرب: در بسیاری از مناطقی که دسترسی به منابع آب شیرین ندارند، نمک‌زدایی می‌تواند کاملا کمک‌کننده باشد.· بازدهی بالا: هر پلنت نمک‌زدایی توانایی تولید مقادیر زیادی آب شیرین را دارد.· دارای منابع در دسترس و فراوان: اقیانوس‌ها از مهم‌ترین منابع برای آب‌شیرین‌کن‌ها به شمار می‌روند درحالی که اقیانوس‌ها حدود هفتاد درصد سطح زمین را پوشش می‌دهند.· استفاده در کشاورزی: از آبیاری دانه‌ها گرفته تا تغذیه‌ی دام‌ها تا استفاده از ماشین‌آلات، نیاز به آب، به خصوص آب شیرین، غیرقابل‌انکار است.· فناوری قابل اعتماد: فرایند نمک‌زدایی دهه‌هاست که مورد بررسی و تحلیل دانشمندان قرار گرفته و با آزمون و خطا، به بهترین شرایط راه‌اندازی پلنت‌ها رسیده‌اند.همان‌گونه که اکثر صنایع در دنیا به شکلی بر محیط زیست تاثیرگذار هستند و غالبا این تاثیرات برای محیط زیست مضر هستند، شیرین سازی آب هم از این قاعده مستثنی نیست، در زیر به برخی از معایب این فناوری خواهیم پرداخت:· هزینه و انرژی بالا: پلنت‌های نمک‌زدایی انرژی زیادی برای عملیات خود نیازمندند که تامین هزینه‌ی این انرژی بسته به منطقه‌ی تاسیس آن، هزینه‌های مختلفی دارد ولی به طور کلی، فناوری گرانی محسوب می‌شود. لازم به ذکر است که انرژی‌بر‌بودن آن موجب گرم‌تر شدن کره زمین نیز می‌شود.· تاثیرات منفی بر محیط زیست: فرایند ورود خوراک به پلنت از آب دریا، اقیانوس یا ... می‌تواند باعث مرگ تعداد زیادی از آب‌زیان شود. همچنین محصول اضافی از پلنت نمک‌زدایی که به آن brine می‌گویند، غالبا به منبع آب اولیه باز می‌گردد که این جریان بازگشتی، غلظت نمک زیادی دارد و هم چنین حاوی موادی مانند کلر و بی‌سولفات نیز می‌باشد که موجب به خطر افتادن زندگی آب‌زیان و همچنین شورشدن منبع اولیه برای پلنت می‌شود. کم شدن آب‌زیان در منطقه‌ی احداث پلنت‌های نمک‌زدایی، ازرونق‌افتادن کار ماهی‌گیران را نیز به همراه دارد.· باقی‌ماندن مواد مضر: آب شیرین حاصل از این پلنت‌ها عموما حاوی مقادیری برم می‌باشد که آب شیرین موجود در منابع طبیعی فاقد آن است. آلوده‌بودن آب شیرین تولیدی از پلنت وابسته به منبع آب، استفاده از آن و طراحی سامانه می‌باشد.انسان برای زندگی به آب نیازمند است. در ایران با توجه به خشک‌سالی در سال‌های اخیر، شدت استفاده از آب‌های زیرزمینی با استفاده از چاه‌های بسیار عمیق فزونی گرفته به طوری که میزان آب بهره‌برداری‌شده از سفره‌های زیرزمینی بسیار بیش‌تر از آب‌های راه‌یافته به آن سفره‌هاست و همین موضوع باعث فرونشست‌های بسیار وحشتناک در اکثر دشت‌های ایران گشته است. با توجه به شرایط آبی این سال‌های منطقه استفاده از آب‌های نمک‌زدایی‌شده غیرقابل‌اجتناب است و شاید در سال‌های آینده تنها راه برای برطرف‌کردن نیازهای آبی مردم باشد. پس باید با تمرکز بر روی بهینه‌تر‌کردن این فناوری و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تامین انرژی آن، زیان‌های وارده را به حداقل رساند.