تولید آب با جالب‌ترین راهکارهای نوین

جالب‌ترین راهکارهای نوین تولید آب را در این بسته خبری بخوانید.

تولید آب آشامیدنی از هوای خشک خانه‌ها در آمریکا

بحران کمبود آب آشامیدنی در جهان به یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی و اجتماعی تبدیل شده است، عواملی همچون تغییرات شدید اقلیمی، خشکسالی‌های طولانی‌مدت، آلودگی منابع آب و رشد سریع جمعیت شهری، فشار زیادی بر منابع آبی وارد کرده‌اند و نیاز به راهکارهای نوین و پایدار برای تأمین آب آشامیدنی بیش از پیش احساس می‌شود.

فناوری‌های نوین تولید آب از هوا می‌توانند تحولی بزرگ در دسترسی به آب آشامیدنی سالم و پایدار ایجاد کنند و به‌عنوان راهکاری مؤثر در مقابله با بحران جهانی آب مطرح شوند. این فناوری‌ها با کاهش وابستگی به منابع سنتی و امکان استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، آینده‌ای روشن‌تر برای تأمین آب پاک در سراسر جهان رقم خواهند زد. در این میان فناوری‌های جدیدی همچون ژنراتورهای آب جوی (Atmospheric Water Generators یا AWGs) که امکان استخراج مستقیم آب را از رطوبت موجود در هوا دارد و نویدبخش تحولی بزرگ در این حوزه هستند.

ژنراتورهای آب جوی با استفاده از سیستم‌های پیشرفته فیلتراسیون، استریلیزاسیون با نور فرابنفش و افزودن مواد معدنی، آبی سالم، پاک و خوش‌طعم تولید می‌کنند که می‌تواند جایگزین مناسبی برای منابع آب سنتی باشد. میزان تولید آب در این دستگاه‌ها به دمای محیط و رطوبت نسبی هوا بستگی دارد، به‌عنوان مثال در مناطق گرم و مرطوب همچون میامی یا هیوستون، تولید روزانه آب می‌تواند به حدود ۹۵۰ لیتر (۲۵۰ گالن) برسد، در حالی که در مناطق با رطوبت کمتر همچون سان‌فرانسیسکو، این میزان به حدود ۵۰۰ لیتر (۱۳۲ گالن) کاهش می‌یابد.

یکی از پیشرفته‌ترین نمونه‌های این فناوری، دستگاه هیدروپک‌ایکس (Hydropack X) است که به شکل یک مکعب مدرن طراحی شده و می‌تواند روزانه تا ۱۰۰۰ لیتر (۲۶۴ گالن) آب آشامیدنی تولید کند. این دستگاه به اندازه‌ای جمع‌وجور است که می‌توان آن را در حیاط خانه نصب و به‌راحتی نیازهای آبی یک خانواده متوسط را تأمین کرد. دستگاه حاضر در دماهای ۱۵ تا ۴۳ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی بالای ۳۰ درصد بهترین عملکرد را دارد.

آب تولیدشده توسط این دستگاه در چندین مرحله تصفیه می‌شود تا کیفیت آن بالاتر از استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا و سازمان جهانی بهداشت باشد. این مراحل شامل فیلتراسیون ذرات، فیلتر کربن فعال، اشعه فرابنفش و کنترل کیفیت لحظه‌ای توسط نرم‌افزار است. از سوی دیگر امکان اتصال این دستگاه به پنل‌های خورشیدی وجود دارد که در این حالت هزینه تولید هر گالن آب به شدت کاهش پیدا می‌کند و به صرفه‌جویی اقتصادی قابل‌توجهی منجر می‌شود.

هیدروپک‌ایکس علاوه‌بر کاربرد خانگی قابلیت مقیاس‌پذیری دارد و می‌تواند نیازهای آبی جوامع بزرگ‌تر را نیز تأمین کند. برای نمونه هاوایی در حال نصب این سیستم برای هزار خانه است تا وابستگی به منابع آب سنتی را به‌طور کامل حذف کند. نسخه‌های کوچک‌تر همچون هیدروپیکسل (Hydropixel) برای استفاده داخلی و ایستگاه‌های سیار همچون هیدرواستیشن (Hydrostation) برای مکان‌هایی همچون سایت‌های ساختمانی، پارک‌ها و مناطق آسیب‌پذیر آبی طراحی شده‌اند که روزانه بین ۹۰ تا ۹۵۰ لیتر آب تولید می‌کنند.

حل بحران کم‌آبی با تولید آب از هوا

با توجه به اینکه میزان آب موجود در جو بیشتر از مجموع آب تمام رودخانه‌های زمین است، استخراج آب از هوا به‌عنوان یک پاسخ عملی و کاربردی به بحران کمبود آب در شرایط تغییرات اقلیمی مطرح می‌شود که با تلفیق تحقیقات پیشرفته مواد و طراحی محصول، چارچوبی عملی برای دسترسی غیرمتمرکز و مستقل به آب ارائه می‌دهد که می‌تواند در شرایط مختلف اقلیمی و جغرافیایی مورد استفاده قرار گیرد.

دستگاه چاپ سه‌بعدی استخراج آب از هوا، یک دستگاه قابل حمل و نوآورانه است که آب آشامیدنی را به‌طور مستقیم از جو استخراج می‌کند. این دستگاه با بهره‌گیری از فناوری پیشرفته مواد به‌ویژه چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs)، پاسخ مناسبی به نیاز روزافزون جهانی به دسترسی آسان به آب آشامیدنی ارائه می‌دهد.

چارچوب‌های فلزی-آلی که در مؤسسات تحقیقاتی معتبری همچون مؤسسه شیمی مواد دانشگاه وین و دانشگاه کالیفرنیا برکلی مورد بررسی قرار می‌گیرند، موادی با تخلخل بسیار بالا و توانایی جذب انتخابی مولکول‌های آب از هوای محیط هستند. این مواد می‌توانند مولکول‌های آب موجود در هوا را جذب و به‌صورت آب قابل استفاده آزاد کنند. این ویژگی‌ها موجب شده است تا دستگاه‌های یادشده به‌عنوان یک راهکار نوین در استخراج آب از هوا مطرح شوند.

دستگاه «آب از هوا» به‌عنوان یک واحد تولید و ذخیره‌سازی آب مستقل طراحی شده است که می‌تواند به‌طور خودکار و بدون نیاز به زیرساخت‌های آب موجود کار کند. این دستگاه در بازه زمانی ۲۴ ساعته حدود ۶ لیتر آب تولید می‌کند که این میزان برای استفاده خانگی بسیار مناسب است، با این حال فناوری حاضر امکان مقیاس‌پذیری برای نیازهای بزرگ‌تر را نیز دارد.

بخش عمده بدنه این دستگاه با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته شده است که امکان تولید قطعات سفارشی و ماژولار را به‌صورت بهینه فراهم می‌کند. این طراحی موجب شده است که دستگاه به لحاظ حمل‌ونقل آسان، سهولت استفاده و استقلال از زیرساخت‌های آب شهری، برای استفاده در محیط‌های شهری و روستایی، همچنین شرایط مختلف جغرافیایی و اقتصادی مناسب باشد.

دستگاه حاضر نمونه‌ای برجسته از کاربرد فناوری‌های نوین مواد و طراحی صنعتی در حل یکی از چالش‌های اساسی بشر یعنی کمبود آب آشامیدنی است. این دستگاه با قابلیت تولید مستقل آب از هوا، امکان دسترسی به آب سالم را در مناطق دورافتاده، مناطق شهری با کمبود آب و شرایط اضطراری فراهم می‌آورد و می‌تواند نقش مهمی در مدیریت منابع آب در عصر تغییرات اقلیمی ایفا کند.

تولید آب آشامیدنی از آسمان با کمک انرژی خورشیدی

آب آشامیدنی یکی از ارزشمندترین و محدودترین منابع طبیعی محسوب می‌شود که بقای همه موجودات زنده به آن وابسته است و کمبود آن بحرانی جدی را به همراه دارد که تهدیدی بزرگ برای زندگی به حساب می‌آید. در این میان، یک دستگاه نوآورانه به نام اسپاوت (Spout) در لس‌آنجلس طراحی شده که توانسته است با استفاده از فناوری جوی و انرژی خورشیدی، آب آشامیدنی را به‌طور مستقیم از هوای اطراف استخراج و روزانه بیش از ۱.۵ لیتر آب تمیز تولید کند.

این دستگاه با کشیدن هوای مرطوب به داخل خود و سپس خنک کردن آن، باعث میعان رطوبت و تولید آب پاکیزه می‌شود بدون اینکه نیاز به مصرف انرژی برق از شبکه داشته باشد و به‌طور صددرصد مستقل از برق شهری کار می‌کند، همچنین از مواد بازیافتی ساخته شده است تا به محیط زیست آسیبی وارد نشود. دستگاه حاضر نیازی به فیلترهای قابل تعویض ندارد و آزمایش‌های مختلف نشان داده که بسته به میزان رطوبت هوای محیط، میزان تولید آب در آن متغیر است.

شرکت سازنده در حال توسعه مدل‌های پیشرفته‌تر برای ذخیره انرژی خورشیدی است تا این دستگاه بتواند در شب نیز آب تولید کند. پس از آزمایش‌های موفق، این دستگاه اکنون وارد فاز آزمایش بتا و در خانه‌های منتخب نصب شده است تا مصرف‌کنندگان بتوانند کیفیت و طعم متفاوت آب تولیدشده را تجربه کنند و بازخورد ارائه دهند.

علاوه‌بر مناطق پیشرفته که دارای دسترسی به آب آشامیدنی استاندارد است و فرهنگ خرید آب بطری‌شده در آن‌ها اقدامی رایج به‌نظر می‌رسد، این دستگاه می‌تواند در مناطقی که با خشکسالی، رطوبت کم و زیرساخت‌های نامناسب روبه‌رو هستند، یک راه‌حل کلیدی برای تأمین آب سالم باشد. مناطق خشک و آفتاب‌گیر بهترین شرایط را برای استفاده از این فناوری دارند و اسپاوت می‌تواند به رفع مشکلات کم‌آبی و تأمین نیازهای ضروری آب در آن‌ها کمک بزرگی کند. این دستگاه نشان‌دهنده نوآوری و پیشرفت در زمینه فناوری‌های محیط‌زیستی است و می‌تواند در آینده نزدیک نقش مهمی در دسترسی به منابع آب سالم و پایدار ایفا کند.