نمک زدایی روشی برای تصفیه آب دریا با حذف مواد معدنی محلول است. صنعت شیرین سازی آب از آنجایی که می‌تواند آب پاکیزه را در مکان‌هایی که کمبود آن وجود دارد تامین کند، در حال تبدیل شدن به پاسخی حیاتی به معضل آب در جهان است.
بازار صنعت شیرین سازی آب با نرخ رشد ترکیبی سالانه 9.1 درصد در طول دوره پیش‌بینی 2022- 2030 رشد خواهد کرد. این گسترش به دلیل افزایش تقاضا برای آب آشامیدنی ناشی از افزایش جمعیت و صنعتی شدن کشورهای توسعه نیافته است.
چالش‌های صنعت شیرین سازی آب
با گسترش بحران آب درسراسر دنیا و افزایش خشکسالی و کمبود باران، صنعت شیرین سازی آب بیش از پیش مورد توجه کشورهای مختلف قرار گرفته است. همانطور که اشاره شد، اندازه بازار نمک‌زدایی آب تا سال 2030 به 29.1 میلیارد دلار خواهد رسید.
با توجه به گسترش جمعیت و صنعتی شدن کشورهای در حال توسعه، زیرساخت‌های مورد نیاز برای ساخت و راه اندازی یک کارخانه آب شیرین کن ممکن است بسیار گران باشد. نمک زدایی نیز یک عملیات پرهزینه است. علاوه بر این، ممکن است به محیط زیست نیز آسیب برساند.
هدف اصلی ایجاد فناوری‌های پیشرفته برای شیرین سازی آب است. به گفته کلاوس مرتس، مدیرعامل DMEیک اندیشکده پیشرو و موسسه نمک زدایی مستقر در آلمان، بازار نمک‌زدایی سالانه حدود 15 درصد رشد داشته است. این یک راه حل ایده آل به نظر می‌رسد و برای برخی از کشورها به خوبی کار کرده است. اما نمک زدایی با هزینه‌های قابل توجهی همراه است. هم از نظر مصرف انرژی (که باعث گرانی آن می‌شود) و هم از نظر محیط زیست. برای تامین بیشتر افراد از آب شیرین، کارشناسان موافقند که هم نگرانی‌های زیست‌محیطی و هم کارایی باید مورد توجه قرار گیرد.
روش‌های رایج برای شیرین سازی آب
برای شیرین سازی آب روش‌های متعددی وجود دارد اما همگی برای به کارگیری در مقیاس بزرگ کاربرد ندارد. اسمز معکوس (RO) و فلاش چند مرحله‌ای دو روش اولیه نمک زدایی (MSF) هستند. در حالی که MSF از فشار و گرما برای تبخیر آب دریا و سپس متراکم کردن آن به آب شیرین استفاده می‌کند، ROاز یک غشای ممبران برای حذف نمک و سایر آلاینده‌ها از آب استفاده می‌کند. ممبران از غشاهایی با منافذ بسیار ریز ساخته شده است تا کوچکترین آلودگی‌ها را در خود به دام بیندازد
خروجی این فرآیند آب شیرین با شوری تقریباً صفر و آب نمک (جریان نمک غلیظ) است. MSF و RO از جمله پیشرفته‌ترین فناوری‌های تجاری شیرین سازی آب تا به امروز هستند. با این حال محدودیت‌ها و چالش‌های زیادی نیز در مسیر نمک زدایی به کمک این دو روش وجود دارد. به عنوان مثال رسوب نمک و دیگر مواد حامد محلول در آب در منافذ ممبران یکی از عمده مشکلات تصفیه آب به روش اسمز معکوس است.
بازار صنعت شیرین سازی آب
- تا کنون، کمبود آب بیشتر در مناطقی با دمای بالا و آفتاب زیاد رخ داده است. امارات، عربستان و سایر کشورهای حوزه خلیج فارس با داشتن بزرگترین کارخانه‌های نمک زدایی در حال تولیدحدود نیمی‌از آب شیرین شده دنیا هستند. استفاده از این آب برای کشاورزی بسیار گران است، بنابراین این کشورها آب آشامیدنی را تامین می‌کنند اما مواد غذایی وارد می‌کنند.
- نمک زدایی آب همچنین در امریکای شمالی بزرگترین بازار را دارد و پس از آن اروپا و منطقه آسیا و اقیانوسیه قرار دارند. بخش عظیمی‌از آمریکای شمالی را می‌توان به فراوانی امکانات نمک‌زدایی منطقه نسبت داد. این منطقه همچنین به دلیل قوانین سختگیرانه زیست محیطی نیاز زیادی به آب سالم دارد.
بیش از 400 کارخانه آب شیرین کن شهری در ایالات متحده آمریکا وجود دارد که بیشتر آنها در کالیفرنیا، تگزاس و فلوریدا هستند. بیشتر آنها در نزدیکی تأسیسات گاز طبیعی قرار دارند تا از گرمای باقیمانده از نیروگاه‌ها استفاده کنند.
- تاسیسات نمک زدایی در مصر با همکاری جنرال الکتریک پاور از فناوری RO استفاده و روزانه 100000 متر مکعب آب نیز می‌تواند تولید کند.
- هنگامی‌که خشکسالی هزاره جنوب شرقی استرالیا را بین اواخر دهه 1990 و 2009 فرا گرفت، سیستم‌های ذخیره آب در این منطقه به کسری از ظرفیت کل خود کاهش یافت. پرث، ملبورن و سایر شهرها شروع به احداث کارخانه‌های نمک زدایی کردند. کارخانه ملبورن که اولین آب شیرین خود را در سال 2017 تامین کرد، اکنون یک سوم آب شهر را پوشش می‌دهد.
- اسرائیل با پنج کارخانه بزرگ نمک زدایی و برنامه ریزی برای پنج کارخانه دیگر، بیش از نیمی‌از آب آشامیدنی کشور در اصل از آب دریای مدیترانه بود.
پیشرفت علمی
دانشمندان در حال کار بر روی راه‌حل‌های فناوری هستند که می‌تواند هم مسائل زیست‌محیطی و هم مشکلات بهره‌وری انرژی را حل کند. محققان در حال حاضر روی بیش از 50 فناوری نمک‌زدایی مشغول به پژوهش هستند. مرتس مدیر عامل موسسه نمک زدایی در آلمان معتقد است روزی برخی از این فناوری‌ها جایگزین اسمز معکوس خواهند شد.
سخن پایانی
بحران آب جدی و بسیار نزدیک‌تر از هر زمان دیگری است. حالا بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا مشغول به همکاری ومشارکت در ساخت و بهره بردایی از فناوری‌هایی هستند که بتوانند آب را تصفیه و نمک زدایی کنند. پیش بینی می‌شوند آینده صنعت شیری سازی آب با تحولات گسترده‌ای روبرو خواهد شد و رونق زیادی را تجربه خواهد کرد.
با این حال، در حالی که دانشمندان در حال انجام جهش‌های قابل توجهی به جلو هستند، صرف نظر از اینکه کدام فناوری جدید نمک زدایی در حال بررسی است، همه کارشناسان تاکید می‌کنند که بازار به آرامی‌تغییر می‌کند فرآیندی که ممکن است سال‌ها طول بکشد. اکتشافات مهم در مورد فناوری غشای اسمز معکوس در طول دهه 1960 انجام شد – با این حال تعداد نیروگاه های اسمز معکوس تنها در طول دهه 1990 از نیروگاه های حرارتی پیشی گرفت.
گرم شدن کره زمین و افزایش فراوانی خشکسالی‌ها در مناطقی که زمانی از آب و هوای معتدل برخوردار بودند، کارشناسان را به پیش بینی هشدار دهنده‌ای سوق داده است. تا اوایل سال 2030، 40 درصد کسری بین تقاضا و عرضه آب آشامیدنی در سراسر جهان وجود خواهد داشت.
اگرچه آنها معتقدرند شیرین کردن آب دریا در حال حاضر تنها راه حل عبور از این بحران است اما دیدیم که این فناوری نیز مشکلات و جنبه‌های منفی دارد. جدای از نگرانی برای محیط زیست و حیات دریایی، مسائلی در رابطه با هزینه و کارایی همچنان پاباما امیدی در افق وجود دارد.
منابع:
صنعت شیرین سازی آب با چالشی روبرو است؟
نمک زدایی می‌تواند به انرژی حرارتی و الکتریکی نیاز داشته باشد، که در بسیاری از مناطق به این معنی است که مصرف انرژی قابل توجهی خواهد داشت. علاوه بر این، آب نمک تولید شده از کارخانه‌های نمک زدایی، ممکن است اثرات مضری بر زندگی و موجودات دریا داشته باشد.
در صنعت شیرین سازی آب از چه فرآیندی استفاده می‌شود؟
بازار نمک زدایی از آب به دلیل هزینه کم، راندمان بالا و استفاده گسترده در مناطق متعدد، تحت سلطه فناوری RO است. فناوری MSF نیز به دلیل کیفیت بالای آب و حداقل تأثیر آن بر محیط زیست، بیشتر شناخته شده است.
کدام کشورها در خاورمیانه بیشترین سرمایه گذاری را بر نمک زدایی و صنعت شیرین سازی آب دارند؟
بر اساس فهرستی که مؤسسه منابع جهانی از کشورهایی که بیشترین فشار آبی در جهان دارند (که تقاضا برای آب بیشتر از مقدار موجود است)، عربستان سعودی در جایگاه نهم قرار دارد و امارات در رتبه ششم قرار دارد. سایر کشورهای عربی ثروتمند، از جمله بحرین (با بیشترین تنش آبی روی زمین)، کویت (در رتبه دوم) و قطر (در رتبه سوم) نیز به شدت متکی هستند.