طبق گزارش سازمان ملل، نیمی از جمعیت جهان حداقل یک ماه در سال با کمبود شدید آب مواجه هستند.
اکنون، نوع جدید و انقلابی از فناوری آب‌شیرین‌کن در آستانه کمک به رفع تشنگی جهان است. ایده اصلی این است: تأسیسات آب‌شیرین‌کن را در کف اقیانوس قرار دهید.
این فرایند اعماق دریا، که اولین بار در اوایل دهه ۱۹۶۰ پیشنهاد شد، از فشار خردکننده آب و آب نسبتاً خالص در عمق بیش از ۱۰۰۰ فوت (۳۰۰ متر) بهره‌مند می‌شود. تا همین اواخر، این کار غیرقابل اجرا بود. تنها تجاری‌سازی اخیر نوآوری‌های توانمندساز – از جمله ربات‌های اعماق دریا از صنعت نفت و گاز، و فیلترهای پیشرفته اسمز معکوس (reverse-osmosis) که اکنون در آب‌شیرین‌کن‌های زمینی استاندارد هستند – آن را عملی کرده است.
پیش‌بینی می‌شود که کمبود آب در دهه‌های آینده به دلیل الگوهای آب و هوایی شدیدتر، نابودی آبخوان‌های (aquifers) جهان، نفوذ آب شور و رشد جمعیت شهری، بسیار حادتر شود. این وضعیت بشر را در سطح بنیادی تهدید می‌کند – نه تنها به این دلیل که ما برای آشامیدن به آب نیاز داریم، بلکه بدون آن هیچ غذا یا تولیدی وجود ندارد و برق بسیار کمی در دسترس خواهد بود.
از غیرقابل اجرا تا پایدار
برای دهه‌ها، آب‌شیرین‌کن تنها دلیلی بوده که بسیاری از مناطق، از کارائیب گرفته تا امارات، قابل سکونت بوده‌اند. اما همیشه به یک دلیل اصلی، راه‌حل نهایی محسوب می‌شد.
تام پانکراتز، که ۴۵ سال در این صنعت فعالیت داشته و مشاور بسیاری از بزرگترین پروژه‌های آب‌شیرین‌کن جهان بوده است، می‌گوید: «آب‌شیرین‌کن پرهزینه‌ترین راه برای تولید آب است و هیچ راهی برای دور زدن این حقیقت وجود ندارد.»
در خشکی، مهندسان به معنای واقعی کلمه اقیانوس را به جوش می‌آوردند و بخار تولید می‌کردند که به آب آشامیدنی تبدیل می‌شد و در طول مسیر، تعدادی توربین تولید برق را به حرکت درمی‌آورد تا بخشی از هزینه آن را جبران کند. این فرایند آنقدر انرژی‌بر بود که در دهه ۱۹۶۰، برخی پیشنهاد استفاده از انرژی هسته‌ای را برای آن مطرح کردند. بزرگترین تأسیسات آب‌شیرین‌کن جهان، در رأس‌الخیر عربستان سعودی، بخش عمده آب خود را از طریق تبخیر تولید می‌کند.
پانکراتز می‌گوید: حدود سال ۲۰۰۰، اسمز معکوس (reverse-osmosis) همه چیز را تغییر داد. در این فرایند، آب از یک غشاء پلاستیکی با سوراخ‌های بسیار ریز عبور می‌کند که فقط مولکول‌های آب می‌توانند از آن بگذرند و نمک و سایر ناخالصی‌ها را پشت سر می‌گذارند. این فرایند حدود نیمی از انرژی را نیاز دارد که آن را به گزینه‌ای معتبر برای ترینیداد تبدیل کرد، که در سال ۲۰۰۲ یک تأسیسات دریافت کرد که اکنون روزانه ۴۰ میلیون گالن آب تولید می‌کند، و اسرائیل، که در سال ۲۰۰۵ یک تأسیسات دریافت کرد که اکنون روزانه ۸۵ میلیون گالن آب تولید می‌کند. تأسیسات بیشتری پس از آن ساخته شدند و این روش اکنون استاندارد آب‌شیرین‌کن است.
پانکراتز می‌گوید: با این حال، در مقایسه با منابع آب سنتی مانند مخازن و آبخوان‌ها، همچنان گران است – بین حدود ۲ تا ۶ دلار به ازای هر ۱۰۰۰ گالن. اریک هوک، استاد مهندسی در دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس، که به شرکت فناوری آب‌شیرین‌کن اوشن‌ول (OceanWell) مشاوره می‌دهد، می‌گوید که بخش زیادی از این هزینه به قیمت برق بستگی دارد.
نگهداری از تأسیسات آب‌شیرین‌کن در لبه اقیانوس هزینه‌های دیگری نیز دارد. ورودی‌ها می‌توانند حیات دریایی را به داخل خود بکشند؛ لوله‌های خروجی می‌توانند آب نمک غلیظ شده را که برای همان حیات دریایی خطرناک است، دوباره به دریا بریزند. این مسائل باعث شد که کالیفرنیا در سال ۲۰۲۲ یک تأسیسات آب‌شیرین‌کن را که دهه‌ها در حال برنامه‌ریزی برای هانتینگتون بیچ (Huntington Beach) تشنه آب بود، رد کند.
بهتر است آنجا که خیس‌تر است
فلوشن (Flocean) مستقر در اسلو، واترایز (Waterise) مستقر در هلند، و اوشن‌ول (OceanWell) مستقر در منطقه خلیج، از جمله شرکت‌هایی هستند که این ایده آب‌شیرین‌کن را پذیرفته و سپس آن را تا عمق حداقل ۴۰۰ متری به زیر آب بردند.
این اصل به راحتی قابل درک است: به جای صرف مقادیر زیادی انرژی برای پمپاژ آب دریا به خشکی و سپس تحت فشار قرار دادن آن در داخل یک تأسیسات، چرا از فشار شدید طبیعی اقیانوس استفاده نکنیم؟ در عمق، آب دریا به طور طبیعی تمایل دارد از غشاء آب‌شیرین‌کن عبور کند، به شرطی که آب شیرین در طرف دیگر آن به سطح پمپ شود. نتیجه، صرفه‌جویی خالص انرژی تا ۴۰٪ است.
مزایای بزرگ دیگری نیز وجود دارد: این تأسیسات می‌توانند دور از ساحل و خارج از دید باشند، بنابراین رقابتی برای املاک ساحلی وجود ندارد. هنگامی که سیستم‌ها در جای خود قرار گرفتند، می‌توان آنها را بدون نیاز به مذاکره بر سر املاک، مقیاس‌پذیر کرد.
از آنجا که این فرایند در اعماق زیاد اتفاق می‌افتد، محصول جانبی آب نمک غلیظ‌تر به سرعت توسط اقیانوس پخش می‌شود بدون اینکه به گیاهان یا حیوانات آبزی آسیب برساند. و در آن عمق، اقیانوس تمیزتر است – عاری از میکروارگانیسم‌ها، فضولات ماهی و سایر ذراتی که می‌توانند به سرعت یک غشاء اسمز معکوس را آلوده کنند.
مدیران عامل هر سه شرکت می‌گویند که هیچ پیشرفت علمی بنیادی در این سیستم‌ها وجود ندارد، بلکه فقط در دسترس بودن گسترده‌تر، قیمت‌های پایین‌تر و افزایش قابلیت‌های ربات‌های اعماق دریا، کابل‌های برق زیردریایی و سایر فناوری‌ها عامل موفقیت بوده‌اند.
از تأسیسات آزمایشی تا مشتریان واقعی
علی‌رغم نوید این فناوری، این سه شرکت تاکنون تنها تأسیسات متوسطی برای اثبات ارزش خود به مشتریان بالقوه ساخته‌اند. قراردادهایی که آنها به دنبال آن هستند، قراردادهای چند ده ساله با دولت‌ها هستند. در حالی که این قراردادها به راحتی به دست نمی‌آیند، اما از آن دسته مشتریانی هستند که برای تبدیل این نمایش‌های فناوری به کسب‌و‌کارهای واقعی ضروری هستند.
هم فلوشن و هم واترایز تأسیسات آزمایشی خود را در بستر دریا در نزدیکی سواحل نروژ، نه چندان دور از حفاری‌های دریای شمال که انرژی منطقه را تولید می‌کند، قرار دادند. فلوشن در حال حاضر برای یک شرکت محلی که یخ کوکتل با کیفیت بالا تولید می‌کند، آب فوق‌العاده خالص تولید می‌کند.
اوشن‌ول تأسیسات نمایشی خود را در یک مخزن در منطقه آب شهری لاس ویرجنس (Las Virgenes Municipal Water District) کالیفرنیا، نه چندان دور از مالیبو (Malibu)، دارد.
اولین مشتری فلوشن یک تأسیسات صنعتی بزرگ در نروژ به نام مونگستاد (Mongstad) خواهد بود که انتظار می‌رود در ابتدا حدود ۲۶۴,۰۰۰ گالن آب در روز از یک واحد تنها ۴۰ تنی تولید کند. الکس فوگلسانگ، مدیر عامل شرکت، می‌گوید انتظار می‌رود این تأسیسات در نیمه دوم سال ۲۰۲۶ به بهره‌برداری برسد و اولین تأسیسات آب‌شیرین‌کن اعماق دریا در مقیاس بزرگ جهان خواهد بود.
واترایز قراردادی با یک مشتری صنعتی، فسفات ماینز اردن (Jordan Phosphates Mines)، برای تأمین ۶.۶ میلیون گالن آب در روز که در اعماق خلیج عقبه (Gulf of Aqaba) شیرین شده است، اعلام کرده است. این شرکت قصد دارد ساخت اولین تأسیسات خود را که قادر به تولید بین ۷.۹ تا ۱۳ میلیون گالن در روز است، اواخر امسال آغاز کند.
هوک از UCLA می‌گوید: این حداقل هدف است. تا زمانی که برخی از این تأسیسات واقعاً در کف اقیانوس، برای سال‌ها و حتی دهه‌ها، فعال نباشند، دشوار است که بدانیم آیا می‌توانند به وعده‌های خود عمل کنند یا خیر. مشخص نیست که به چه میزان نگهداری نیاز خواهند داشت و نوسانات شوری و دما چگونه ممکن است بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد.
تاریخ پر از ایده‌هایی است که «در اصل» کار می‌کردند، از کشتی‌های باری با نیروی هسته‌ای گرفته تا ژنراتورهای برق خورشیدی-گرمایی در صحراهای عمیق. پانکراتز، باتجربه‌ترین فرد در صنعت، فکر می‌کند حداقل یکی از این شرکت‌ها قادر خواهد بود در اعماق دریا مستقر شود. او می‌گوید: «اینکه چقدر به این هدف نزدیک هستیم و در نهایت چند تا از این تأسیسات وجود خواهد داشت، سوال دیگری است.»
برای کریستوفر میمز به آدرس [email protected] بنویسید.