شیرینسازی در زیر آبهای دریا؛ شاید نجات آب در اعماق اقیانوسها نهفته باشد
در شرایطی که بحران آب به چالشی جهانی بدل شده است، برخی شرکتهای نوآور مسیر متفاوتی را برای دستیابی به آب شیرین برگزیدهاند؛ مسیری که به اعماق دریاها و استفاده از فشار طبیعی اقیانوس ختم میشود. این فناوری که «شیرینسازی زیرآبی» یا Subsea Desalination نام دارد، امید تازهای برای تولید آب آشامیدنی با هزینه کمتر و بهرهوری بالاتر در مقیاس صنعتی ایجاد کرده است.
بحران کمآبی؛ تهدیدی فراتر از مرزها
از تهران گرفته تا فینیکس، لیما و کیپتاون، شهرهای زیادی با کمبود آب مواجهاند. طبق پیشبینی سازمان ملل، در پنج سال آینده تقاضای جهانی برای آب شیرین احتمالاً از میزان عرضه پیشی میگیرد. کاهش منابع زیرزمینی، رشد جمعیت، تغییرات اقلیمی و مصرف بیرویه، فشار زیادی بر منابع آب وارد کرده است. در چنین شرایطی، یافتن راهحلهای نوآورانه برای تأمین آب حیاتیتر از همیشه است.
ایدهای از اعماق دریا
فناوری شیرینسازی زیرآبی بر پایهی همان اصول شناختهشدهی اسمز معکوس بنا شده است؛ با این تفاوت که این فرایند نه در خشکی بلکه در بستر اقیانوس انجام میشود. در این روش، واحدهای اسمز معکوس در عمق چندصد متری آب مستقر میشوند. فشار طبیعی عظیم در این عمق، نقش نیروی مکانیکی لازم برای جداسازی نمک از آب را ایفا میکند و در نتیجه، انرژی مورد نیاز فرایند به میزان چشمگیری کاهش مییابد.
اگر این فناوری بهصورت گسترده پیادهسازی شود، میتواند تحولی اساسی در صنعت تأمین آب شیرین ایجاد کند و نیاز بسیاری از مناطق خشک را برطرف سازد.
سیر تحول روشهای شیرینسازی آب
در دهههای گذشته، روشهای گوناگونی برای نمکزدایی آب دریا به کار گرفته شده است. در ابتدا، آب دریا با حرارت جوشانده میشد و بخار حاصل تقطیر میگردید. این روش حرارتی اگرچه مؤثر بود، اما انرژی بسیار زیادی مصرف میکرد. بعدها فناوری تبخیر چندمرحلهای و سپس اسمز معکوس جایگزین آن شد. در روش اسمز معکوس، آب شور با فشار از غشاهایی با منافذ بسیار ریز عبور داده میشود تا مولکولهای آب جدا شوند و نمک باقی بماند.
اسمز معکوس در مقایسه با روشهای حرارتی، کارایی بیشتری دارد، ولی همچنان نیازمند انرژی بالایی برای ایجاد فشار است. اکنون ایدهی استفاده از فشار طبیعی اعماق دریا بهعنوان جایگزینی برای پمپهای پرمصرف مطرح شده و همین موضوع میتواند هزینهها را به شکل چشمگیری کاهش دهد.
عملکرد سیستم زیرآبی چگونه است؟
در فناوری شیرینسازی زیرآبی، ماژولهای اسمز معکوس در عمق حدود ۵۰۰ متر زیر سطح دریا قرار میگیرند. در این عمق، فشار هیدرواستاتیک بهطور طبیعی حدود ۵۰ برابر فشار سطح دریاست؛ فشاری که برای عبور آب از غشاهای فیلتر کاملاً مناسب است. پس از جداسازی نمک، آب تصفیهشده از طریق لولههایی به ساحل پمپاژ میشود.
این ایده اکنون از مرحلهی نظری عبور کرده و چند شرکت اروپایی و آمریکایی، نمونههای آزمایشی آن را با موفقیت به اجرا گذاشتهاند. اگر این مدل در مقیاس صنعتی موفق شود، میتواند یکی از پایدارترین روشهای تولید آب شیرین در جهان لقب گیرد.
مزایای شیرینسازی زیرآبی
یکی از شرکتهای پیشگام در این حوزه، شرکت نروژی Flocean است. به گفتهی الکساندر فوگلسانگ، مدیرعامل این شرکت، اساس فناوری آنها بر ترکیب هوشمندانهی غشاهای اسمز معکوس با یک سیستم پمپ زیرآبی است.
بهگفتهی او، تأسیسات زیرآبی فلوشن نسبت به تصفیهخانههای سنتی بین ۴۰ تا ۵۰ درصد انرژی کمتری مصرف میکنند. علاوه بر این، طراحی ماژولار آنها باعث میشود نصب و بهرهبرداری بدون نیاز به مهندسی پیچیده در هر نقطه از بستر دریا امکانپذیر باشد.
اما مزایا فقط به کاهش مصرف انرژی محدود نمیشود. شرایط باثبات در اعماق دریا (از جمله دمای یکنواخت و فشار ثابت) باعث میشود کیفیت عملکرد دستگاهها در تمام طول سال ثابت بماند. همچنین آب در عمق زیاد از نظر وجود میکروارگانیسمها و آلودگیهای سطحی تمیزتر است، در نتیجه نیاز به مواد شیمیایی برای پیشتصفیه کمتر میشود.
از دیدگاه زیباشناسی و اجتماعی نیز این فناوری امتیاز بزرگی دارد: تجهیزات در زیر آب قرار میگیرند و نیازی به ساخت تأسیسات بزرگ و قابل مشاهده در ساحل نیست، چیزی که معمولاً با اعتراضات زیستمحیطی یا مخالفت ساکنان مواجه میشود.
چالشهای اقتصادی و فنی
با وجود مزایای قابل توجه، این فناوری هنوز راه درازی تا تجاریسازی دارد. هزینهی نصب و نگهداری تجهیزات در اعماق دریا بالاست. حتی اگر هزینهها ۴۰ درصد کمتر از روشهای زمینی باشد، همچنان تولید هر مترمکعب آب شیرین از این طریق گرانتر از استخراج آب از منابع طبیعی است.
نضال هلال، استاد دانشگاه نیویورک در ابوظبی و از متخصصان برجستهی تصفیه آب، معتقد است که چالش اصلی در مقیاسپذیری این فناوری است. به گفتهی او، هرچند آزمایشهای اولیه موفقیتآمیز بودهاند، اما رساندن آب از عمق ۵۰۰ یا ۶۰۰ متری به سطح، نیازمند پمپاژ قوی و پرهزینه است.
با این حال، استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و غشاهای جدیدتر میتواند در آینده هزینهها را کاهش دهد. پژوهشهای اخیر روی غشاهای رسانای الکتریکی نشان دادهاند که این نوع فیلترها میتوانند خود را تمیز نگه دارند و فاصلهی بین تعمیرات را به بیش از سه سال افزایش دهند.
نگرانیهای زیستمحیطی و محدودیتهای جغرافیایی
هر فناوری نو، نگرانیهای زیستمحیطی خاص خود را دارد. کارشناسان محیطزیست هشدار میدهند که استخراج آب و دفع شورابه در اعماق دریا ممکن است به اکوسیستمهای دریایی آسیب بزند.
ناحیهای که شیرینسازی زیرآبی در آن انجام میشود، معمولاً در عمق ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ متری است؛ منطقهای که محل زندگی بسیاری از گونههای دریایی مانند نهنگها، ماهیهای مرکب و عروسهای دریایی است. این بخش از اقیانوس نقش مهمی در چرخهی کربن و انتقال مواد مغذی دارد. بنابراین شرکتها باید اطمینان حاصل کنند که فعالیتشان بر این تعادل ظریف تأثیر منفی نگذارد.
از طرفی، همهی مناطق ساحلی برای اجرای این فناوری مناسب نیستند. شهرهایی که در فلاتهای قارهای گسترده قرار دارند، تا رسیدن به آبهای عمیق باید لولهکشی طولانی و پرهزینهای انجام دهند. در مقابل، مناطقی با سواحل شیبدار—که عمق در فاصلهی کمی از ساحل زیاد میشود—مناسبترین مکان برای استقرار واحدهای زیرآبی هستند.
چالش سرمایهگذاری و پذیرش بازار
به گفتهی کارشناسان، بزرگترین مانع در مسیر گسترش شیرینسازی زیرآبی، نه فناوری، بلکه اعتماد سرمایهگذاران و دولتهاست. صنعت آب ذاتاً محافظهکار است و معمولاً پروژههای پرهزینهی جدید را با احتیاط میپذیرد.
با این حال، چند شرکت پیشرو گامهای عملی برداشتهاند. فلوشن در نروژ در حال ساخت نخستین واحد بزرگ شیرینسازی زیرآبی جهان است که قرار است از سال ۲۰۲۶ آب مورد نیاز یک مجتمع صنعتی را تأمین کند. شرکت هلندی Waterise نیز طرح مشابهی در خلیج عقبه آغاز کرده و در آمریکا، شرکت OceanWell نمونهی آزمایشی خود را در نزدیکی لسآنجلس آزمایش میکند.
اگر این پروژهها موفق شوند، احتمالاً دولتها و سرمایهگذاران بیشتری به سمت این فناوری جلب خواهند شد و در نتیجه، هزینههای توسعه و تولید نیز کاهش مییابد.
آیندهی آب در عمق دریاها
با وجود چالشها، چشمانداز فناوری شیرینسازی زیرآبی امیدوارکننده است. ترکیب فشار طبیعی اعماق اقیانوس با غشاهای پیشرفته و انرژیهای تجدیدپذیر، میتواند مسیر تازهای برای تأمین آب پایدار فراهم کند. پیشبینی میشود در یک دههی آینده، نمونههای صنعتی این سیستمها در برخی کشورها مورد استفادهی گسترده قرار گیرند.
جمعبندی: فرصتهای آینده برای ایران و جهان
بحران آب، مسألهای جهانی است که ایران نیز از آن مستثنا نیست. فناوری شیرینسازی زیرآبی، هرچند هنوز در مرحلهی رشد و توسعه قرار دارد، میتواند در آینده گزینهای قابل بررسی برای مناطق جنوبی کشور و حاشیهی خلیج فارس باشد. استفاده از انرژیهای پاک، کاهش هزینهی تصفیه و حداقلسازی آسیبهای زیستمحیطی از مزیتهای بالقوهی این روش به شمار میروند.
با افزایش جمعیت و تداوم گرمایش زمین، شاید پاسخ به بحران آب نه در آسمان، بلکه در اعماق دریاها پنهان باشد — جایی که علم و طبیعت دست در دست هم میدهند تا یکی از حیاتیترین نیازهای بشر را تأمین کنند.
