تصفیه فاضلاب و آب دریا با دستگاه خورشیدی ارزان و ساده امکان‌پذیر شد

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا،  تصفیه فاضلاب و آب دریا می‌تواند فرآیند بسیار انرژی بری باشد. برخی تخمین‌ها حاکی از آن است، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب بین ۱ تا ۳ درصد از کل تولید انرژی جهانی را مصرف می‌کنند.

همان‌طور که دانشمندان اقلیم دوره‌های طولانی‌تر و شدیدتر خشک‌سالی را تا پایان قرن و پس از آن پیش‌بینی می‌کنند، پرواضح است که جهان به روش‌های کارآمدتری نیاز دارد تا بتوان آب پاک و آشامیدنی به جوامعی که بیشتر به آن نیاز دارند، رساند.

پژوهشگران مرکز ملی تحقیقات مهندسی برای آبزی‌پروری دریایی، کالج علوم و فناوری دریایی در دانشگاه اقیانوس ژجیانگ در ژوشان چین، با ساخت دستگاهی که با استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند آب فاضلاب را به آب تمیز تبدیل کند، به پیشبرد این هدف کمک می‌کنند.

این دانشمندان چینی با اشاره به اینکه مطالعات مشابه عمدتاً بر نمک‌زدایی یا حذف نمک از آب دریا متمرکز شده‌اند می‌گویند تحقیقات آن‌ها متفاوت است، زیرا بر حذف آلاینده‌های آلی از فاضلاب صنعتی و خانگی متمرکز است.

دستگاه آن‌ها که «CCMs-x» نام دارد از فناوری تبخیر خورشیدی برای تصفیه و نمک‌زدایی آب با هزینه کمتر و با کارایی بیشتر در مقایسه با سیستم‌های تصفیه آب معمولی استفاده می‌کند.

پژوهشگران بر این باورند دستگاهی که بتواند نمک‌زدایی و آلاینده زدایی کند کاربرد‌های عملی برای مناطق داخل کشور، دورافتاده و همچنین مناطق ساحلی دارد.

«ینگتانگ ژو» «Yingtang Zhou»، یکی از محققانی که روی این پروژه کار می‌کرد، گفت هدف از توسعه این فناوری نیاز به یک سیستم تصفیه فاضلاب ارزان‌قیمت بود که قابلیت استفاده در جوامع محروم از نظر اقتصادی را داشته باشد.

حدود دو میلیارد نفر از جمعیت جهان، دسترسی مطمئن به آب پاکیزه ندارند. حداقل برای بخشی از هر سال، نزدیک به نیمی از جمعیت جهان نیز با کمبود آب مواجه هستند. این امر جوامع را در برابر بیماری‌های مرتبط با آب و همچنین مشکلات کمبود آب مانند تشنگی و از بین رفتن محصولات کشاورزی آسیب‌پذیر می‌کند.

با این حال، آوردن آب آشامیدنی تمیز به جوامع آسیب‌پذیر همیشه آسان نیست. به گفته ژو، جوامع محروم، به‌ویژه آن‌هایی که در نقاط دورافتاده جهان هستند، در تأمین هزینه‌های نگهداری نیروگاه‌های نمک‌زدایی در مقیاس بزرگ با چالش‌هایی روبرو هستند. برخی آب آلوده را با روش‌های ابتدایی مانند قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض نور خورشید یا سرامیک و بیوسند (شن و ماسه) تصفیه می‌کنند، اما این روش‌ها همیشه همه آلاینده‌ها را از بین نمی‌برند.

دانشمندان چینی می‌گویند دستگاه CCMs-x می‌تواند بیش از ۹۵ درصد از آلاینده‌ها را در کمتر از یک ساعت حذف کند.

ژو افزود: این دستگاه نه‌تن‌ها به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای کارآمدتر از دستگاه‌های معمولی است، بلکه به‌طور قابل‌توجهی ایمن‌تر و استفاده از آن بسیار آسان‌تر است. این ویژگی‌ها به‌طور بالقوه می‌تواند CCMs-x را به یک جایگزین عملی برای سیستم‌های تصفیه آب پیچیده‌تر و گران‌تر تبدیل کند.

دستگاه CCMs-x با استفاده از نانوکامپوزیت‌های هیبریدی آلی- معدنی ساخته شده است که حاوی مولکول‌های آلی و مواد معدنی است. محققان برای کارآمدتر کردن دستگاه خود، مواد فتوترمال را که انرژی نور را جذب و به گرما تبدیل می‌کنند، در نزدیکی سطح تبخیر، قرار دادند. گرمای متمرکز باعث افزایش سرعت تولید بخار می‌شود که به‌سرعت و کارآمد آب را از ناخالصی‌ها جدا می‌کند.

ژو گفت: این دستگاه دارای یک اسفنج تخصصی با کانال‌های متعدد برای جریان آب کارآمد، همراه با مواد پیشرفته مانند [سیلیسیم دی اکسید]و [اکسید کبالت] برای حفظ سطح لغزنده و تجزیه آلاینده‌ها است.

نصب و راه‌اندازی دستگاه CCMs-x نسبت به سیستم‌های معمولی ارزان‌تر است و مزایای دیگری نیز دارد.محققان می‌گویند مقیاس دستگاه آن‌ها را می‌توان برای مناطقی که تقاضای بیشتری دارند، افزایش داد. نکته مهم این است که حمل‌ونقل آن نیز آسان خواهد بود. قطعات این دستگاه را می‌توان خم و تا کرد که امکان بسته‌بندی و جابجایی آن را به مکان‌های دوردست آسان‌تر می‌کند. آن‌ها می‌گویند این دستگاه بادوام، مقاوم در برابر نمک و مقاوم در برابر آلودگی باکتریایی است.

اگرچه ممکن است کمی زمان و تحقیق بیشتری لازم باشد تا CCMs-x برای استفاده عملی آماده شود، اما پتانسیل این فناوری واضح است.

ژو گفت: دستگاه‌های تبخیر خورشیدی مقرون‌به‌صرفه این پتانسیل را دارند که جایگزین سیستم‌های تصفیه زمان‌بر و پرهزینه مورد استفاده در تصفیه فاضلاب شوند. این دستاورد نه‌تنها مزایای اقتصادی قابل‌توجهی را به همراه دارد، بلکه به موضوع کمبود آب شیرین در مناطق دورافتاده نیز می‌پردازد.

نتایج این تحقیقات در نشریه  Advanced Materials منتشر شده است.