ساخت آب شیرین کن خورشیدی با الهام از طبیعت

خبرگزاري دانا/ اغلب مسوولان بر اين باورند که بحران کمبود آب اصلي ترين چالش جهاني در 20 سال آينده است. يکي از راه هاي برون رفت از اين معضل استفاده از انرژي پاک خورشيدي براي تامين آب شيرين است. اصغر حاجي سقطي، عضو هيات علمي دانشکده مهندسي مکانيک دانشگاه علم و صنعت ايران پيرامون اين مساله به سوالات ما در اين باره پاسخ داد. چرا امروزه اغلب کشورهاي جهان براي تامين آب آشاميدني و نياز کشاورزان اقدام به طراحي و ساخت آب شيرين کن هاي خورشيدي کرده اند؟ اصلا چه ضرورتي به ساخت چنين دستگاه هايي است؟ در حال حاضر با وجود اينکه سه چهارم کره زمين را آب اقيانوس ها و درياها تشکيل داده اند اما کمبود آب يکي از مهمترين عوامل محدود کننده محيط زندگي و کشاورزي و توسعه نيافتن صنايع است زيرا نمي توانيم استفاده مستقيمي از آب اقيانوس ها به دليل داشتن حدود 3.5 درصد املاح مختلف کنيم؛ آب آشاميدني نبايد بيش از 1000 ميلي گرم در ليتر املاح داشته باشد. املاح مجاز آب کشاورزي هم حداکثر 5000 ميلي گرم در ليتراست. در صنعت هم آب هاي سخت با املاح زياد ، علاوه بر امکان خوردگي، با ايجاد رسوب در لوله ها و دستگاه ها، مشکلاتي در تاسيسات ايجاد و سرمايه هاي هنگفتي را به هدر مي دهند بنابراين آب اقيانوس ها و درياها با داشتن 35 گرم در ليتر از مواد محلول، به هيچ عنوان نمي توانند مستقيما در صنعت و کشاورزي و شرب مورد استفاده قرار گيرند به همين دليل جامعه بشري براي رهايي از اين مشکل نيازمند استفاده از انرژي خورشيدي براي تامين آب آشاميدني و شرب است. مهمترين املاحي که بايد از آب درياها براي شيرين کردن گرفت، کلرور سديم است (مقدار متوسط آن 34 گرم در ليتر است). همچنين مقاديري از املاح کلسيم و منيزيم هم ممکن است در اين آب ها موجود باشند که بايد حذف شوند. معمولا آب شيرين کن ها چطور ساخته مي شوند؟ در حال حاضر 17 نوع آب شيرين کن خورشيدي وجود دارد. اصولا ساخت تمام اين آب شيرين کن ها مشابه تهيه آب شيرين از چرخه طبيعت است يعني انسان با مشاهده محيط اطراف خود دريافت با تابش خورشيد به سطح اقيانوس ها و درياها، آب در دماي 30 تا50 درجه سانتي گراد تبخير و با برخورد به سطح سرد تبديل به مجموعه اي از ابر مي شود. ابر متراکم شده هم با سردي هوا تقطير و به صورت باران، برف و تگرگ بر زمين مي ريزد و آب رودخانه ها را به وجود مي آورد. ساده ترين آب شيرين کن ها، آب شيرين کن هاي تقطيري هستند. اين نوع آب شيرين کن ها به دو صورت يک طرفه يا دو طرفه ساخته مي شوند. معمولا در انتهاي اين دستگاه ها تشتکي به رنگ سياه وجود دارد. وقتي تابش آفتاب به شيشه اصابت مي کند اين تابش به صفحه سياه بازتاب مي خورد. اين صفحه سياه تبديل به انرژي حرارتي مي شوند و آب شور را گرم مي کنند. آب شور به دليل اينکه فضا بسته است، بخار مي شود و به صفحه شيشه اي شيب دار برخورد مي کند، اختلاف هواي بيرون و داخل سيستم باعث مي شود که بخار به محض برخورد به سطح شيشه اي تقطير شود. از آنجا که اين شيشه ها شيب دار هستند، قطره آب تقطير شده از شيشه ها به سمت پايين سر مي خورد. همچنين در انتهاي اين ناوداني ظروف جمع آوري کننده آب شيرين وجود دارد که آب شيرين وارد آنجا مي شود. براي تهيه آبي شيرين با اين روش نيازمند چقدر انرژي خورشيدي هستيم؟ فرمول خاص تهيه آب شيرين کن خورشيدي يک به يک است يعني ما براي تهيه هر يک متر مکعب آب شيرين در حدود يک کيلو وات ساعت مقادير زيادي انرژي خورشيدي نياز داريم. هر متر مربعي که در مقابل انرژي خورشيدي قرار گيرد در يک سال مي تواند يک متر مکعب آب شيرين توليد کند. اگر اين عدد را تقسيم بر 360 روز سال کنيم ، مي توانيم روزي معادل 3 تا 3.5 ليتر به ازاي هر متر مربع تهيه کنيم بنابراين براي اينکه بتوانيم آب شيرين بيشتري مثلا براي مصارف کشاورزي در مزارع به دست آوريم بايد سطح اين آب شيرين کن را زياد کنيم. درضمن براي تهيه آب شيرين از آب درياها مراعات نکات اقتصادي هم از اهميت زيادي برخوردار است مخصوصا در مورد کشاورزي بايد دقت کنيم که قيمت تهيه آب شيرين از قيمت محصولات به دست آمده کشاورزي بيشتر نباشد يا محصولات کشاورزي بيش از اندازه گران تمام نشوند. همچنين در طراحي تاسيسات و دستگاه هاي تهيه آب شيرين در نظر گرفتن موقعيت هاي محلي از نظر زمان و مکان و مصرف هم از اهميت فراواني برخوردار است مثلا در نقاط گرمسير براي برداشت يک تن يونجه حدود 760 متر مکعب و براي يک تن گندم حدود 8000 مکعب آب لازم است. مقدار آب لازم براي هر نفر در نقاط مختلف دنيا و در کشورها متفاوت است مثلا در کشورهايي که کشاورزي در سطح گسترده دارند مانند ايران حدود 900 متر مکعب در سال و در کشورهاي صنعتي اين رقم به حدود 2700 متر مکعب در سال براي هر فرد مي رسد.