دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی

طرح نوآورانه آب‌شیرین‌کن ترکیبی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری استان مرکزی طرح نوآورانه آب‌شیرین‌کن ترکیبی در دانشگاه صنعتی اراک به عنوان طرح برتر جشنواره پژوهش انتخاب شد.

در جشنواره پژوهش دانشگاه صنعتی اراک، طرحی نوآورانه با عنوان "سامانه آب‌شیرین‌کن ترکیبی (اسمز معکوس و تبخیر یک‌مرحله‌ای با بازیابی انرژی هدررفته)" به عنوان طرح برتر شناخته شد. این پروژه که حاصل تحقیقات دکترای احمد بیت‌اللهی توکلی با راهنمایی دکتر قنبرعلی شیخ‌زاده (عضو هیئت علمی دانشگاه کاشان) و دکتر ابوالفضل حاجی‌زاده اقدم (عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی اراک) است، با هدف افزایش بهره‌وری در شیرین‌سازی آب‌های شور طراحی و ساخته شده است.

جزئیات فنی و اهمیت طرح

این سامانه با ترکیب دو روش اسمز معکوس و تبخیر یک‌مرحله‌ای و با بهینه‌سازی مصرف انرژی، قابلیت شیرین‌سازی آب دریا و آب‌های شور را با بازدهی بالاتر و هزینه کمتر فراهم می‌کند. از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این طرح، بازیابی انرژی تلف‌شده در فرآیند است که باعث کاهش قابل توجه مصرف انرژی می‌شود.

گفت‌وگو با محقق طرح: بحران آب، چالشی امنیتی و حیاتی

احمد بیت‌اللهی توکلی، محقق این پروژه، در گفت‌وگو با خبرگزاری علم و فناوری، با اشاره به بحران کم‌آبی در جهان و ایران، اظهار داشت:
"۷۱ درصد از سطح زمین را آب پوشانده است، اما ۹۷ درصد آن شور و غیرقابل استفاده است. از ۳ درصد آب شیرین باقی‌مانده نیز تنها ۱ درصد به‌راحتی در دسترس قرار دارد. پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰، جمعیت شهرنشین دو برابر شود و این امر فشار بر منابع آبی را افزایش خواهد داد. اگر امروز برای این بحران چاره‌اندیشی نکنیم، فردا با مشکلات جدی‌تری روبه‌رو خواهیم شد."

وی افزود:
"این طرح با هدف ارائه راه‌حلی عملی برای مقابله با کم‌آبی و کاهش هزینه‌های شیرین‌سازی آب طراحی شده است. امیدواریم با حمایت نهادهای مسئول، شاهد توسعه و تجاری‌سازی آن در سطح ملی باشیم."

پرسش‌های کلیدی مطرح‌شده در گفت‌وگو:

این دستاورد علمی می‌تواند گامی مؤثر در جهت مقابله با بحران آب در ایران و حتی سایر کشورهای خشک و نیمه‌خشک باشد.

1-آیا این طرح بر اساس نیاز خاصی طراحی شده است؟

طرح و ساخت آب‌شیرین‌کن ترکیبی اسمز معکوس-تبخیر ناگهانی چندمرحله‌ای با قابلیت استفاده از انرژی خورشیدی و بازیابی حرارت‌های هدررفته، پاسخی است به چالش تأمین آب شرب و کشاورزی برای ۸ میلیارد نفر ساکن کره زمین. این نیاز امروز به بحرانی جدی در آینده تبدیل خواهد شد، به‌گونه‌ای که بر اساس اعلام سازمان ملل، ۳ میلیارد نفر تا سال ۲۰۵۰ با کمبود شدید آب مواجه خواهند بود.

کشور ما ایران نیز هم‌اکنون با بحران تأمین آب شرب و کشاورزی دست‌وپنجه نرم می‌کند. حل این معضل ملی، انگیزه اصلی طراحی و توسعه این سامانه پیشرفته بوده است.

. کاربرد و اهمیت طرح

2-این طرح در کجا و چگونه قابل اجرا است؟

طرح آب‌شیرین‌کن ترکیبی در حوزه‌های مختلفی قابل اجراست:

این سامانه هم در پروژه‌های مسکونی، تجاری و صنعتی و هم در صنایع کشتیرانی کاربرد دارد. همچنین می‌تواند در پروژه‌های بزرگ شیرین‌سازی آب، مانند انتقال آب خلیج‌فارس و دریای جنوب به فلات مرکزی، مورد استفاده قرار گیرد. از آنجا که این سیستم قابلیت بهره‌برداری از انرژی خورشیدی را دارد، برای مناطق محروم و دورافتاده نیز گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شود.

این طرح راه‌حلی برای یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های بشر، یعنی تأمین آب پایدار ارائه می‌دهد. همان‌طور که کشورهایی مانند قطر بارها تأکید کرده‌اند، پیشرفت در فناوری شیرین‌سازی آب، نقشی کلیدی در توسعه پایدار ایفا می‌کند.

مزایا و نوآوری

3-آیا در این طرح از فناوری‌ها یا روش‌های نوین استفاده شده است؟

اگرچه اساس روش‌های شیرین‌سازی آب به همان ۱۷-۱۸ روش شناخته شده برمی‌گردد و از این حیث نوآوری ویژه‌ای محسوب نمی‌شود، اما آنچه این طرح را متمایز می‌کند، بهبود و توسعه فرآیندهای موجود و به ویژه ترکیب هوشمندانه آنها برای افزایش بهره‌وری و کارایی سامانه است. ما در این طرح موفق شده‌ایم یک روش ترکیبی بهینه را طراحی و اجرا کنیم که علاوه بر مزایای معمول، قابلیت استفاده از انرژی خورشیدی و بازیابی حرارت‌های هدررفته را نیز به سیستم اضافه کرده‌است. این ویژگی با توجه به وجود منابع غنی انرژی خورشیدی در کشورمان، این سامانه را به طرحی منحصر به فرد در سطح جهانی تبدیل کرده است. همچنین این روش ترکیبی امکان ارتقای سامانه به سیستم تخلیه پساب صفر (ZLD) را فراهم می‌کند که در سامانه‌های تک‌اثر معمولی چنین قابلیتی وجود ندارد. این پیشرفتها اگرچه ممکن است در ظاهر مبتنی بر روش‌های شناخته شده باشد، اما ترکیب خلاقانه و بهینه‌سازی آنهاست که نوآوری اصلی این طرح محسوب می‌شود.

 تأثیرات اجتماعی و اقتصادی

4-چگونه می‌تواند کیفیت زندگی مردم را بهبود بخشد؟

بحران آب نه تنها یک بحران اجتماعی، بلکه یک بحران امنیتی است که می‌تواند حیات یا ممات یک تمدن را رقم بزند. همان‌گونه که بسیاری از تمدن‌ها در کنار منابع آب شکل گرفته‌اند، با از بین رفتن این منابع، بسیاری از آن‌ها یا نابود شده‌اند یا مجبور به کوچ اجباری شده‌اند. اگر امروز—درست همین امروز—برای رفع بحران آب در کشور برنامه‌ریزی و اقدام نکنیم، بسیاری از مناطق ایران غیرقابل سکونت خواهند شد و بحران‌های عظیمی در زمینه‌های اجتماعی، تأمین خوراک، اشتغال و سایر حوزه‌ها پدید خواهد آمد. توجه به این طرح، علاوه بر رفع تدریجی بحران‌های موجود، می‌تواند اولاً جلوی نابودی مشاغل مرتبط با آب را بگیرد و ثانیاً فرصت‌های شغلی گسترده‌ای در زمینه‌های تولید، طراحی و نگهداری سامانه‌های آب‌شیرین‌کن ایجاد کند.

 چالش‌ها و موانع

5-چه چالش‌هایی در مسیر اجرای این طرح وجود دارد؟
بدون شک اجرای پروژه‌ای که با زندگی تمامی انسان‌ها مرتبط باشد، با چالش‌های متعددی روبرو است. از طراحی و ساخت گرفته تا بهره‌برداری، هر مرحله نیازمند دقت فراوانی بود تا سامانه بتواند نیازهای آبی مردم را مطابق با استانداردهای بهداشتی، زیست‌محیطی و سطح رفاه اجتماعی تأمین کند.

پیاده‌سازی چنین سامانه‌ای در این مقیاس، مستلزم هزینه‌های هنگفتی بود که به صورت شخصی و بدون هیچ حمایتی تأمین شد. مراحل طراحی و ساخت نیز با چالش‌های فنی و نیازهای فناورانه پیچیده‌ای همراه بود که بحمدلله با موفقیت پشت سر گذاشته شد. جالب توجه اینکه در تست‌های انجام شده، این سامانه کارایی حتی بالاتری از نمونه‌های خارجی مشابه از خود نشان داد.

اکنون با وجود این موفقیت‌ها، بخش‌های مختلفی از سامانه وجود دارند که قابلیت بهبود و توسعه دارند. تحقق این امر مستلزم حمایت همه‌جانبه‌ای است - هم از نظر علمی و فنی، هم از جنبه‌های مالی و اجرایی.

 آینده طرح

6-آیا قصد دارید این طرح را به مرحله تجاری‌سازی برسانید؟
این طرح در قالب پروژه دکترای من به اجرا درآمده است. از همان ابتدا، هدف اصلی ما انجام پژوهشی نبود که صرفاً به مقالات علمی محدود شود - اگرچه می‌توانستیم با یک پروژه نظری، دوره دکترا را در چهار سال به پایان برسانیم. اما به عنوان عضوی از جامعه علمی کشور، عمداً موضوعی را انتخاب کردم که گره‌ای از مشکلات ملی را بگشاید. همین تعهد عملی باعث شده این مسیر هفت سال به طول انجامد - مدت زمانی که خود گواهی است بر عزم راسخ ما برای تجاری‌سازی و ورود این سامانه به چرخه تولید آب شیرین کشور.

 تجربه شخصی

7-چه بازخوردهایی از داوران یا شرکت‌کنندگان در این جشنواره دریافت کرده‌اید؟

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های همیشگی من، شکاف میان دانشگاه و صنعت بوده است. همواره این پرسش برایم مطرح بود که چرا طرح‌های دانشجویی و پژوهشی که می‌توانند مشکلات کشور را حل کنند، از سوی دولت شناسایی، بررسی و حمایت نمی‌شوند؟ اما برگزاری این رویداد، دقیقاً همان پُلِ گمشده را ایجاد کرده است—پُلی که ایده‌ها را به پروژه‌های عملی تبدیل می‌کند و آنها را به صنعت معرفی می‌نماید.

این رویدادها مانند یک شتاب‌دهنده و حامی قدرتمند عمل می‌کنند و می‌توانند ایده‌های پژوهشگران ایرانی را به پروژه‌های کاربردی تبدیل کنند که نیازهای واقعی کشور را پاسخ می‌دهند. حضور داوران متخصص در این رویداد نیز نقشی کلیدی دارد: آنها نه‌تنها به پژوهشگران کمک می‌کنند تا نقاط ضعف کار خود را شناسایی کنند، بلکه چالش‌های مسیر تجاری‌سازی را نیز به آنها می‌شناسانند. حتی در بسیاری از موارد، شرکت‌کنندگان جنبه‌های ناشناخته‌ای از قابلیت‌های ایده خود را کشف می‌کنند که پیش از این به آن توجه نکرده بودند.

 پیام به مخاطبان

 8-چه پیامی برای کسانی دارید که به پژوهش و نوآوری علاقه‌مند هستند؟
رویدادهایی مانند این، همان فرصتی است که پژوهشگران و نوآوران همواره به دنبال آن هستند. به همه دوستان و همکاران در تمامی حوزه‌های تخصصی توصیه می‌کنم ایده‌های خود را—هرچند کوچک یا ابتدایی—سازماندهی کنند و به طرحی تبدیل نمایند که قابلیت ارائه و اجرا داشته باشد. این فرآیند نه‌تنها می‌تواند ایده‌های خلاقانه‌ای را که سال‌ها در ذهن‌ها مانده و هرگز بیان نشده‌اند، زنده کند، بلکه ممکن است آنها را به پروژه‌هایی بزرگ و تحول‌آفرین تبدیل نماید.

به یاد داشته باشید که بسیاری از دستاوردهای بزرگ علمی و فناورانه، از همین جرقه‌های اولیه آغاز شده‌اند. پس تردید را کنار بگذارید، قدم اول را محکم بردارید، و اجازه دهید ایده‌هایتان مسیر رشد و تاثیرگذاری را طی کنند. جامعه امروز بیش از هر زمان دیگری به نوآوری‌های شما نیاز دارد.