دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی

همکاری دانشگاه‌های کاشان و اراک در ساخت آب‌شیرین‌کن خورشیدی؛ دستاورد تز دکتری برای بحران آب

خبرگزاری علم وفناوری از استان مرکزی گزارش می دهد:

– احمد بیت‌اللهی توکلی، دانشجوی دکترای رشته مکانیک تبدیل انرژی دانشگاه کاشان، با راهنمایی دکتر قنبرعلی شیخ‌زاده، عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک دانشگاه کاشان و دکتر ابوالفضل حاجی‌زاده، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی اراک، ، موفق به طراحی و ساخت دستگاه آب شیرین‌کن ترکیبی با استفاده از انرژی خورشیدی شد. این دستگاه که در دانشگاه صنعتی اراک طراحی و ساخته شده، می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی نوآورانه برای مقابله با بحران آب در ایران و سایر مناطق خشک جهان مورد استفاده قرار گیرد.

پروژه‌ای با هدف حل بحران آب

این دستگاه که بخشی از پایان‌نامه دکترای توکلی است، ترکیبی از دو فناوری پیشرفته تبخیر ناگهانی چندمرحله‌ای (MSF) و اسمز معکوس (RO) را به‌کار می‌گیرد. هدف اصلی این پروژه، ارائه راه‌حلی پایدار و کم‌هزینه برای شیرین‌سازی آب‌های شور با استفاده از انرژی خورشیدی و حرارت‌های هدررفت صنعتی بوده است.

توکلی در این باره گفت: «با توجه به بحران آب در ایران و نیاز مبرم به فناوری‌های نوین در این حوزه، تصمیم گرفتم روی طراحی دستگاهی کار کنم که بتواند با کمترین هزینه و بیشترین بازدهی، آب شور را به آب شیرین تبدیل کند. این دستگاه نه‌تنها با شرایط اقلیمی ایران سازگار است، بلکه می‌تواند در مناطق دورافتاده و بدون دسترسی به شبکه برق و گاز نیز به‌راحتی مورد استفاده قرار گیرد.»

مزایای دستگاه ترکیبی

این دستگاه با ترکیب روش‌های MSF و RO، معایب هر یک از این روش‌ها را پوشش می‌دهد. به‌عنوان مثال، روش RO محدودیت در شیرین‌سازی آب‌های با غلظت املاح بالا دارد، اما روش MSF می‌تواند آب‌های با غلظت املاح بسیار بالا را نیز شیرین کند. همچنین، استفاده از انرژی خورشیدی و حرارت‌های هدررفت صنعتی، هزینه‌های انرژی و آلودگی‌های زیست محیطی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.

چالش‌های طراحی و ساخت

توکلی درباره چالش‌های پیش‌روی این پروژه توضیح داد: «از طراحی تا ساخت این دستگاه، با مشکلات زیادی مواجه بودیم. از جمله طراحی ساختار محفظه‌های شیرین‌سازی آب، نحوه چیدمان سامانه و ارتباط بخش‌های مختلف آن، محفظه‌های مقاوم در برابر فشار منفی و حرارت بالا، ساخت کندانسورهای خاص، و تأمین قطعاتی مانند پمپ‌های با دبی پایین که بتوانند حرارت ۹۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. همچنین، هزینه‌های ساخت بسیار بالا بود و مجبور شدیم از مواد اولیه معمولی مانند فولاد به‌جای تیتانیوم استفاده کنیم.»

نتایج آزمایش‌ها و کارایی دستگاه

تاکنون ۶ تست از این دستگاه انجام شده و نتایج نشان می‌دهد که کارایی این دستگاه ۳۸ درصد بیشتر از نمونه‌های مشابه ساخته‌شده در دانشگاه خلیفه امارات و 130 درصد بیشتر از دستگاه‌های دانشگاه علم و صنعت است. کیفیت آب شیرین تولیدی این دستگاه نیز در سطح آب مقطر است و می‌تواند آب‌های با غلظت املاح بالا را نیز به‌راحتی شیرین کند.

پتانسیل تجاری‌سازی و حمایت دولت

توکلی درباره آینده این پروژه گفت: «برای تجاری‌سازی این دستگاه، نیاز به حمایت دولت و سازمان‌های مرتبط مانند وزارت نیرو و شرکت‌های آب و فاضلاب داریم. این دستگاه می‌تواند در مناطق محروم و بیابانی که دسترسی به شبکه برق و گاز وجود ندارد، به‌عنوان یک راه‌حل پایدار برای تأمین آب شیرین مورد استفاده قرار گیرد. من آماده‌ام تا دانش فنی این دستگاه را به‌صورت رایگان در اختیار دولت قرار دهم تا برای مناطق بحرانی مانند سیستان و بلوچستان استفاده شود.»

توصیه به دانشجویان و آینده‌نگری

توکلی با اشاره به اهمیت موضوع آب شیرین‌کنی در جهان، به دانشجویان توصیه کرد: «این حوزه بسیار گسترده و پرچالش است، اما پتانسیل بالایی برای نوآوری و کارآفرینی دارد. دانشجویان می‌توانند با ترکیب روش‌های مختلف و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، به بهبود فرایندهای موجود کمک کنند. بحران آب یک چالش جهانی است و ایران نیز با این مشکل دست‌وپنجه نرم می‌کند. ما باید از فرصت‌ها و منابع موجود به‌درستی استفاده کنیم. »

در پایان

دستگاه آب شیرین‌کن ترکیبی طراحی‌شده توسط احمد بیت‌اللهی توکلی، نه‌تنها یک دستاورد علمی بزرگ محسوب می‌شود، بلکه می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی عملی برای مقابله با بحران آب در ایران و سایر مناطق خشک جهان مورد استفاده قرار گیرد. با حمایت دولت و بخش خصوصی، این دستگاه می‌تواند به‌سرعت به مرحله تجاری‌سازی برسد و نقش مهمی در تأمین آب شیرین برای جوامع محروم ایفا کند.