سیستم نمک‌زدایی جدید برای نجات مردم

مجله دیجی کالا - زهرا غلامی: بیش از یک میلیارد نفر در جهان به آب شیرین دسترسی ندارند و این مشکل همین‌طور وخیم‌تر می‌شود. تا سال ۲۰۲۵، دو سوم جمعیت جهان احتمالا با بحران کم آبی مواجه خواهند شد. برای مقابله با این مشکل، بعضی از جوامع ثروتمند در کارخانه‌های نمک‌زدایی آب سرمایه‌گذاری کرده‌اند تا آب شور را به آب شیرین و آشامیدنی تبدیل کنند. اما این کارخانه‌ها بسیار گران هستند، به همین دلیل اکثر کشورها از عهده‌ی تاسیس چنین کارخانه‌هایی بر نمی‌آیند. حالا محققان تکنیکی طراحی کرده‌اند که با انرژی خورشیدی آب شور را در مقیاس کوچک نمک‌زدایی می‌کند. این سیستم هزینه‌ی زیادی ندارد، طوری که حتی خانه‌های عادی هم می‌توانند از آن استفاده کنند.


آنها در این سیستم در واقع از تکنولوژی قدیمی تقطیر خورشیدی یک استفاده‌ی جدید بردند. این دستگاه‌های تقطیر نور خورشید را به مخزنی از آب شور هدایت می‌کنند. آب در معرض نور آفتاب تبخیر شده و سپس روی پلاستیک یا شیشه به دام افتاده و متراکم می‌شود. نمک هم ته‌نشین می‌شود. اما مشکل اصلی ظرفیت تولیدی این سیستم است. خورشید آب را با سرعت بسیار کمی تبخیر می‌کند، به همین دلیل میزان بسیار کمی از آب شیرین تولید می‌شود. این میزان آنقدر کم است که ارزش دردسرش را ندارد.

حالا محققان برای حل این مشکل، آب شور را با لایه‌ای شناور روی آب می‌پوشانند، روی این لایه ذرات فلزی نانو به صورت نقطه‌نقطه قرار دارد، این ذرات فلزی معمولا از جنس طلا هستند. طلا نور خورشید را به خوبی جذب می‌کند و این ذرات نانو انرژی خورشید را به مکان مشخصی هدایت کرده و آب تبخیر می‌شود. اما طلا و دیگر فلزهای کم‌یاب گران‌قیمت هستند.
حالا گروهی از محققان به سرپرستی «جیا ژو»، یک مهندس برق از دانشگاه «نانجینگ» در چین این سیستم جذب‌کننده‌ی خورشیدی را با آلومینیوم طراحی کرده‌اند. آلومینیوم یکی از فراوان‌ترین و ارزان‌ترین فلزهای روی زمین است. در حالت عادی، آلومینیوم فقط می‌تواند نور فرابنفش را به خوبی جذب کند و این تنها بخش کوچکی از طیف نوری خورشید است. اما تیم ژو در دو مرحله دامنه‌ی جذب این فلز را گسترده‌تر کردند. اول آنها در ورقه‌ی آلومینیوم ردیف‌هایی از سوراخ‌ به قطر 300 نانومتر ایجاد کردند. این سوراخ‌ها مانع از بازتاب نور از سطح آلومینیوم شده و آن را پراکنده می‌کند و میزان جذب را افزایش می‌دهند. محققان همچنین ورقه‌ی آلومینیوم اکسید را با آلومینیوم بخار شده اندود کردند. این آلومینیوم اضافه یک لایه‌ی نازکی روی سطح ورقه تشکیل داد. اما اتم‌های آلومینیوم در سوراخ‌ها در قالب جزایر کوچکی جمع شده و میزان جذب نور خورشید را افزایش دادند.

این جزایر آلومینیومی مثل ذرات طلا عمل می‌کنند و میزان تبخیر آب را افزایش می‌دهند. این روش چنان خوب کار می‌کرد که محققان توانستند آب شور را با سه برابر سرعت بیشتری خالص کنند. یک متر مربع ورقه‌ی آلومینیومی به طور میانگین می‌تواند بین 2 تا 8 لیتر در ساعت آب شیرین تولید کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این آب خالص محتوی مقادیر بسیار ناچیزی از نمک است. میزان نمک موجود در این آب از میزان تعیین شده توسط سازمان بهداشت جهانی کمتر است.

البته این روش جدید به این زودی‌ها جایگزین تکنیک‌های صنعتی شیرین‌سازی آب نخواهد شد. این تکنیک‌ها در حال حاضر می‌توانند در مقیاس بزرگی و با بازدهی خوبی در هر ساعت 65 لیتر آب شیرین تولید کنند. اما در این مرحله، کارخانه‌های نمک‌زدایی به انرژی بسیار زیادی نیاز دارند که معمولا منبع آن هم سوخت‌های فسیلی است. به همین دلیل هزینه‌ی آن برای بسیاری از کشورهای در حال توسعه و خانوارها زیاد است. بنابراین، تکنیک جدید روشی را در اختیار خانوارها قرار می‌دهد تا با هزینه‌ی کمی خودشان آب شیرین تهیه کنند.