برداشت آب جوی: یک شانس زیست محیطی ما در برابر بحران آب

آب جوهر زندگی است، اما بستگی به این دارد که در مورد چه آبی صحبت کنیم. تقریباً هفتاد درصد از سطح زمین در آب غوطه ور است و تنها کمتر از دو درصد از آن آب قابل شرب و قابل دسترسی برای ما است. متأسفانه، ما بیش از حد این بخش کوچک را برای بسیاری از فعالیت‌ها هدر می‌دهیم، مانند باز گذاشتن شیر آب، شستشوی توالت‌ها، ساعت‌ها دوش گرفتن و جنگ با بادکنک‌های آبی. اما وقتی آب شیرین ما تمام شود چه اتفاقی می افتد؟ فقط فجایع خشکسالی به پربارترین مزارع ضربه می زند و آنها را به بیابان های سوزان تبدیل می کند. هرج و مرج در سراسر کشورها گسترش خواهد یافت و آب با ارزش ترین منبع خواهد بود، با ارزش تر از نفت. گفتن به دنیا برای کاهش مصرف آب در این مورد بسیار دیر خواهد بود. تنها راه برای یافتن آب شیرین در آن نقطه، استخراج آن از اتمسفر در فرآیندی به نام برداشت آب جوی است.

برداشت آب اتمسفر چیست؟

برداشت آب اتمسفر یکی از روش هایی است که می تواند زمین را از کمبود آب شیرین در آینده نجات دهد. هدف این فناوری جدید جوامعی است که در مناطق فاقد آب شیرین زندگی می کنند. در درجه اول بر اساس وجود رطوبت عمل می کند. این شامل استفاده از ابزارهای متراکم کننده است که دمای هوای مرطوب جو را تغییر می دهد. هنگامی که رطوبت به این ابزار می رسد، دما به حدی کاهش می یابد که هوا را متراکم می کند و حالت آن را از گاز به مایع تغییر می دهد. سپس آب شیرین در ظروف بدون آلودگی جمع آوری می شود. هنگامی که فرآیند انجام شد، آب برای چندین فعالیت مانند نوشیدن، آبیاری محصولات و تمیز کردن استفاده می شود.

استفاده از شبکه های مه شکن

روش های مختلفی برای برداشت آب از جو وجود دارد. یکی از موثرترین ابزارهای شناخته شده استفاده از تورهای مه شکن است. این روش متشکل از حصارهای مه مانند توری است که بر روی میله‌ها در مکان‌های مرطوب آویزان شده‌اند، لوله‌هایی برای انتقال آب چکه‌کن و مخازنی برای ذخیره آب شیرین. به گفته GaiaDiscovery، اندازه حصارهای مه بسته به "مکان زمین، فضای موجود و مقدار آب مورد نیاز" متفاوت خواهد بود. 

اونیتا باسو، دانشیار مهندسی محیط زیست در دانشگاه کارلتون، اخیرا در سفری به تانزانیا بوده است تا برداشت آب جوی را با استفاده از شبکه های مه شکن آزمایش کند. او توضیح می دهد که تورهای مه شکن برای تبدیل رطوبت به فاز مایع به افت دما بستگی دارند و نحوه عملکرد شبکه مه شکن برای برداشت و جمع آوری آب شیرین از رطوبت را شرح می دهد.

وقتی رطوبت به توری مه می‌رسد، چون سطحی وجود دارد، آب از فاز بخار به فاز مایع می‌رود. به محض اینکه به فاز مایع می رود، تازه شروع به چکیدن از شبکه مه شکن می کند. یک حوض آبریز وجود دارد. باسو می‌گوید، آب از شبکه مه‌پاشی به داخل حوضه آبریز می‌چکد و سپس از آنجا به یک حوضه جمع‌آوری بزرگ‌تر می‌رود.

برای برداشت موثر آب اتمسفر با استفاده از تورهای مه شکن باید شرایط خاصی وجود داشته باشد. سرعت باد زیاد و تغییر دمای کافی برای برداشت آب کافی از جو مورد نیاز است. باسو بر اهمیت رطوبت بالا برای این فرآیند تأکید می‌کند و می‌گوید: «[شبکه‌های مه‌شکن] نمی‌توانند آب ایجاد کنند، وقتی آبی برای شروع وجود نداشته باشد».

راه دیگر برای رسیدن به افت دما، هل دادن هوا از بالای زمین به زیرزمین است که محیط سردتری دارد که هوا را سریعتر متراکم می کند. 

تمیزی آب شیرین جمع آوری شده برای یک فرآیند موفقیت آمیز حیاتی است. بهداشت آب به تمیز بودن یا نبودن سطح آب بستگی دارد. تورهای مه شکن ممکن است در اثر تماس انسان آلوده شوند. 

باسو توصیه می‌کند: «کاری که برای تمیز نگه‌داشتن سیستم تا حد امکان انجام می‌دهید این است که هرگونه تماس مستقیم با دست‌ها، مانند دست‌های انسان یا هر چیز دیگری، از دست زدن به چیزی که در حوضه ذخیره‌سازی است را به حداقل برسانید».

مزایا و معایب شبکه های مه شکن

چیزی که شبکه های مه شکن را بسیار موثر می کند این است که هیچ قسمت متحرکی را درگیر نمی کنند. روش‌های دیگر به سطوح فلزی و قطعات متحرک نیاز دارند که باسو معتقد است گران‌تر است. با این حال، این بدان معنا نیست که تورهای مه شکن ارزان هستند. آنها همچنین سطح مناسبی را برای جمع آوری آب می پوشانند.

با این حال، تورهای مه شکن دارای معایبی هستند. بزرگترین آنها این است که فقط در مکان هایی که رطوبت وجود دارد می تواند کار کند. باسو می گوید یکی از مناطقی که او در تانزانیا بازدید کرد، منطقه ای بود که به آب نیاز داشت، اما آب و هوا بسیار خشک بود. بنابراین، ممکن است استفاده از این روش در مناطقی که خیلی سرد یا خیلی خشک هستند امکان پذیر نباشد. عیب دیگر این است که به دلیل استفاده نادر از آن گران است. باسو بیان می کند که تنها دو گزینه برای تامین مالی شبکه های مه شکن وجود دارد: "شما یا باید دولتی داشته باشید که فعالانه به دنبال روش هایی برای کمک به مردم خود باشد، و همه دولت ها این کار را انجام نمی دهند، یا باید یک NGO یا نوعی داشته باشید. سازمان خیریه دیگری که مایل است این هزینه زیرساختی را جبران کند.»

استفاده از ژنراتورهای آب جوی

وقتی روش‌های دستی برای برداشت آب از جو کار نمی‌کنند، باید از روش‌های مدرن‌تری مانند مولد آب اتمسفری (AWG) استفاده کنیم. برخلاف تورهای مه شکن، AWG برای انجام این وظایف از برق استفاده می کند. ژنراتور از یک سیستم خنک کننده برای ایجاد افت دما در هوا و همچنین یک سیستم تصفیه برای ضدعفونی آب تشکیل شده است. در یک محیط باز، انرژی الکتریکی را می توان از منابع انرژی طبیعی مانند نور خورشید، باد و امواج به دست آورد. 

به بیان ساده، AWG به عنوان یک رطوبت گیر هوا عمل می کند، با این تفاوت که آب آشامیدنی تولید می کند. هنگامی که رطوبت وارد ژنراتور می شود، سیستم خنک کننده هوا را "با خنک کردن هوا در زیر نقطه شبنم، قرار دادن هوا در معرض مواد خشک کننده یا تحت فشار قرار دادن هوا" متراکم می کند، همانطور که توسط GaiaDiscovery مشخص شده است. هنگامی که رطوبت به حالت مایع می رسد، فرآیند تصفیه را طی می کند که توسط یک فیلتر هوای ضد باکتری اعمال می شود. این فیلتر باکتری ها، مواد شیمیایی و آلودگی را از آب حذف می کند و در نتیجه آب شفاف و شفافی برای مصرف افرادی که به آن نیاز دارند آماده می شود.

مزایا و معایب ژنراتورهای آب جوی

AWG یک فناوری بسیار موثر برای برداشت آب از جو است، زیرا تمام نیازهای آن هوا و برق است که هر دو را می توان از منابع انرژی طبیعی به دست آورد. هنگامی که به یک سیستم تصفیه مجهز شود، آب تولید شده از ژنراتور تمیزتر از آب تولید شده توسط اکثر روش های برداشت آب جوی خواهد بود. حتی اگر AWG برای تولید آب شیرین به رطوبت نیاز دارد، می توان آن را در هر مکانی قرار داد. قابل حمل بودن آن باعث می شود در بسیاری از مکان های اضطراری مانند بیمارستان ها، ایستگاه های پلیس یا حتی سرپناهی برای بازماندگان طوفان مخرب قابل دسترسی باشد. برای مناطقی که به دلیل کمبود آب از زندگی پشتیبانی نمی کنند ارزشمند است. متأسفانه، AWGها نسبت به سایر فناوری‌های پایه جمع‌آوری آب اتمسفر گران‌تر هستند.