دسترسی به آب پاک و قابل شرب یک ضرورت است. متأسفانه تقاضا برای این نوع آب فراوان بوده و تأمین آن دشوار است. در نتیجه توسعهی نوعی تکنولوژی تبدیل آب شور به آب شیرین به حد فزایندهای اهمیت یافته است.
محققان با بکارگیری شیوهای ساده، نمک و برخی مواد محلول دیگر را از آب آلوده بیرون میکشند. این کار میتواند به تصفیه آب زیرزمینی آلوده شده یا نمک زدایی آب دریا کمک کند.
جمعیت جهان در حال افزایش است. و هرچه تعداد افراد روی زمین بیشتر باشد، نیاز بیشتری برای آب آشامیدنی پاک وجود خواهد داشت. در حال حاضر محققان به شیوهای نو جهت زدودن بسیاری از آلایندهها از جمله نمک از آب، دست یافتهاند.
اقیانوسهای جهان حدود 97 درصد آب زمین را در خود دارند. محتوای نمک موجود در این آبها موجب غیر قابل شرب شدن آنها شده است. آبهای دیگری که از زیر زمین بدست میآیند اغلب حاوی مواد معدنی محلول هستند. بنابراین این آب نیز میتواند غیر قابل شرب (یا دست کم بدمزه) باشد. دانشمندان روشهای بسیاری را جهت زدودن آلودگی و ناخالصیها از آب امتحان کردهاند. اما روشهای بکار رفته اغلب به انرژی فراوانی نیاز دارند. و این امر موجب پرهزینه شدن آنها میشود.
اما مارتین بازنت (Martin Bazant ) و اعضای تیم او به شیوهای نوین دست یافتهاند که میتواند هزینه این کار را کاهش دهد. بازنت در مؤسسه فناوری ماساچوست در کمبریج مشغول به کار است. و از آنجا که یک مهندس شیمی است، از دانش شیمی جهت حل مسائل مرتبط با تولید مواد غذایی، سوخت و سایر محصولات بهره میبرد. بسیاری از روشهایی که اکنون جهت جداسازی آب شیرین از آب شور مورد استفاده قرار میگیرند از نوعی مانع یا جداساز مانند فیلتر بهره میگیرند. این جداسازها اغلب بدین گونه طراحی میشوند که به آب اجازه عبور داده اما مانع از عبور اتمهای بزرگتری مانند سدیم و کلر میشوند. (این دو عنصر همان عناصر تشکیل دهنده نمک طعام و نمک دریا به شمار میروند.) (کلر عنصری شیمیایی است با نماد علمی CL که عموماً جهت گندزدایی از آب مورد استفاده قرار میگیرد.)
تیم بازنت در عوض سیستم یا دستگاهی را اختراع نمود که از جداسازهای فیزیکی جهت تصفیه آب استفاده نمیکرد. این دستگاه از این واقعیت بهره میبرد که ذرات سدیم و کلر دارای بار الکتریکی هستند. ذرات باردار یا شارژ شده را یون مینامند. و این دستگاه جدید از نیروی برق یا الکتریسیته جهت هدایت یونهای محلول در آب به سوی جهتی خاص استفاده میکند. این کار آنها را از یک جریان آب شیرین (بدون نمک) جدا میسازد. تیم بازنت نتایج حاصل از تحقیق خود را در تاریخ سوم نوامبر در مجلهی علمی Environmental Science and Technology Letters منتشر ساخت. این دستگاه جدید از نیروی برق یا الکتریسیته جهت هدایت یونهای محلول در آب به سوی جهتی خاص استفاده میکند.
نحوهی عملکرد این سیستم
تیم مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) آبی که سعی در تصفیهی آن دارند را از میان مادهای متخلل با فشار عبور میدهند. این بدان معناست که این ماده متخلخل حاوی حفرههای کوچک بسیاری است. (به منظور آزمایش آن، این تیم دستگاهی را ساختند که به قدر کافی کوچک باشد که بر روی میز یک آزمایشگاه قرار داده شود. آنها از مادهای متشکل از خرده شیشه استفاده نمودند. این خردههای ریز را به منظور تهیه جسمی جامد که تا حدودی شبیه به اسفنج باشد، درهم آمیختند.) سپس آن ماده را میان یک الکترود مثبت و منفی قرار داده و از میان آن یک جریان الکتریکی عبور دادند. این جریان الکتریکی، آب در حال جریان از میان این ماده را به دو بخش مختلف جدا میسازد. یک بخش از جریان آب حاوی یونهای سدیم و کلر است. بنابراین این آب به شدت شور است. بخش دیگر این جریان آب حاوی آب شیرین است. در ناحیه پایینی ماده متخلخل، یک تیغه یا وسیله جدا کننده، آب شیرین را به درون یک ناحیه مجزا انتقال میدهد.
به گفتهی بازنت این سیستم یا دستگاه جدید میتواند بی وقفه کار کند. و مواد مورد نیاز آن ارزان است، از اینرو ساخت نسخههای بزرگتر بایستی آسان و کاملاً مقرون به صرفه باشد. او عنوان میکند که این امر، ساخت این دستگاه را عملی میسازد. به گفتهی بازنت مزیت افزوده آن بدین قرار است که الکتریسیته در حال عبور از میان آب ممکن است باکتریها را از بین ببرد حتی در منطقهای که آلودگی باقی مانده است.
محققان با بکارگیری شیوهای ساده، نمک و برخی مواد محلول دیگر را از آب آلوده بیرون میکشند. این کار میتواند به تصفیه آب زیرزمینی آلوده شده یا نمک زدایی آب دریا کمک کند.
جمعیت جهان در حال افزایش است. و هرچه تعداد افراد روی زمین بیشتر باشد، نیاز بیشتری برای آب آشامیدنی پاک وجود خواهد داشت. در حال حاضر محققان به شیوهای نو جهت زدودن بسیاری از آلایندهها از جمله نمک از آب، دست یافتهاند.
اقیانوسهای جهان حدود 97 درصد آب زمین را در خود دارند. محتوای نمک موجود در این آبها موجب غیر قابل شرب شدن آنها شده است. آبهای دیگری که از زیر زمین بدست میآیند اغلب حاوی مواد معدنی محلول هستند. بنابراین این آب نیز میتواند غیر قابل شرب (یا دست کم بدمزه) باشد. دانشمندان روشهای بسیاری را جهت زدودن آلودگی و ناخالصیها از آب امتحان کردهاند. اما روشهای بکار رفته اغلب به انرژی فراوانی نیاز دارند. و این امر موجب پرهزینه شدن آنها میشود.
اما مارتین بازنت (Martin Bazant ) و اعضای تیم او به شیوهای نوین دست یافتهاند که میتواند هزینه این کار را کاهش دهد. بازنت در مؤسسه فناوری ماساچوست در کمبریج مشغول به کار است. و از آنجا که یک مهندس شیمی است، از دانش شیمی جهت حل مسائل مرتبط با تولید مواد غذایی، سوخت و سایر محصولات بهره میبرد. بسیاری از روشهایی که اکنون جهت جداسازی آب شیرین از آب شور مورد استفاده قرار میگیرند از نوعی مانع یا جداساز مانند فیلتر بهره میگیرند. این جداسازها اغلب بدین گونه طراحی میشوند که به آب اجازه عبور داده اما مانع از عبور اتمهای بزرگتری مانند سدیم و کلر میشوند. (این دو عنصر همان عناصر تشکیل دهنده نمک طعام و نمک دریا به شمار میروند.) (کلر عنصری شیمیایی است با نماد علمی CL که عموماً جهت گندزدایی از آب مورد استفاده قرار میگیرد.)
تیم بازنت در عوض سیستم یا دستگاهی را اختراع نمود که از جداسازهای فیزیکی جهت تصفیه آب استفاده نمیکرد. این دستگاه از این واقعیت بهره میبرد که ذرات سدیم و کلر دارای بار الکتریکی هستند. ذرات باردار یا شارژ شده را یون مینامند. و این دستگاه جدید از نیروی برق یا الکتریسیته جهت هدایت یونهای محلول در آب به سوی جهتی خاص استفاده میکند. این کار آنها را از یک جریان آب شیرین (بدون نمک) جدا میسازد. تیم بازنت نتایج حاصل از تحقیق خود را در تاریخ سوم نوامبر در مجلهی علمی Environmental Science and Technology Letters منتشر ساخت. این دستگاه جدید از نیروی برق یا الکتریسیته جهت هدایت یونهای محلول در آب به سوی جهتی خاص استفاده میکند.
نحوهی عملکرد این سیستم
تیم مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) آبی که سعی در تصفیهی آن دارند را از میان مادهای متخلل با فشار عبور میدهند. این بدان معناست که این ماده متخلخل حاوی حفرههای کوچک بسیاری است. (به منظور آزمایش آن، این تیم دستگاهی را ساختند که به قدر کافی کوچک باشد که بر روی میز یک آزمایشگاه قرار داده شود. آنها از مادهای متشکل از خرده شیشه استفاده نمودند. این خردههای ریز را به منظور تهیه جسمی جامد که تا حدودی شبیه به اسفنج باشد، درهم آمیختند.) سپس آن ماده را میان یک الکترود مثبت و منفی قرار داده و از میان آن یک جریان الکتریکی عبور دادند. این جریان الکتریکی، آب در حال جریان از میان این ماده را به دو بخش مختلف جدا میسازد. یک بخش از جریان آب حاوی یونهای سدیم و کلر است. بنابراین این آب به شدت شور است. بخش دیگر این جریان آب حاوی آب شیرین است. در ناحیه پایینی ماده متخلخل، یک تیغه یا وسیله جدا کننده، آب شیرین را به درون یک ناحیه مجزا انتقال میدهد.
به گفتهی بازنت این سیستم یا دستگاه جدید میتواند بی وقفه کار کند. و مواد مورد نیاز آن ارزان است، از اینرو ساخت نسخههای بزرگتر بایستی آسان و کاملاً مقرون به صرفه باشد. او عنوان میکند که این امر، ساخت این دستگاه را عملی میسازد. به گفتهی بازنت مزیت افزوده آن بدین قرار است که الکتریسیته در حال عبور از میان آب ممکن است باکتریها را از بین ببرد حتی در منطقهای که آلودگی باقی مانده است.
توضیح تصویر: مقادیر زیادی از فاضلاب باقی مانده ناشی از عملیات شکست هیدرولیکی (یا فرکینگ “fracking”) در این حوضچه نگهداری میشود. این روش جدید زدودن نمک میتواند به مهندسین کمک نموده، فاضلاب فرکینگ شده را تصفیه نمایند.
این سیستم تنها ذرات باردار را هدایت میکند. بنابراین آلایندههایی که هیچگونه بار الکتریکی ندارند را از بین نخواهد برد. و آن بخش از آب آلوده یا حاوی نمک مضاعف لازم است که به عنوان فاضلاب در نظر گرفته شود.
به گفتهی مارتن بیشوِل (Maarten Biesheuvel) این سیستم نوین به ویژه به دلیل دارا بودن مواد ارزان «طیف وسیعی از احتمالات و امکانات را مهیا میسازد». مارتن بیشول مهندس زیست محیط از مرکز عالی تکنولوژی آب پایدار است. این مرکز، یک مؤسسهی تحقیقاتی در شهر لیواردن (Leeuwarden) از کشور هلند است. در این مرکز دانشمندان و مهندسین چگونگی توسعه روشهای پاکسازی آب را که (در میان موارد دیگر) در محیط آسانتر باشد را میآموزند. احتمال دارد که بتوان از این سیستم جهت از بین بردن نمکهای محلول در مایعات باقی مانده از شکست هیدرولیکی (فرکینگ) سنگها به منظور استخراج گاز و نفت استفاده کرد.
بیشول گمان میکند که این سیستم بتواند جهت نمک زدایی از آب دریا مورد استفاده قرار گیرد. این سیستم همچنین ممکن است به زدودن نمک از آب زیر زمینی کمک نماید. او عنوان میکند که حتی احتمال دارد بتوان از آن جهت از بین بردن نمکهای محلول در مایعات باقی مانده از شکست هیدرولیکی (فرکینگ) سنگها به منظور استخراج گاز و نفت استفاده کرد. (شکست هیدرولیکی به زبان ساده روشی است که در آن آب با فشار بالا از طریق چاههای حفر شده به سطح سنگ اصابت کرده و با فشاری که به سنگ میآورد، قسمتی از سنگ را خرد کرده و نفت را آزاد میسازد.)
علاوه بر آن، بیشول عنوان میکند که این مطالعه نوین احتمالاً به انجام تحقیقات حتی بیشتری پیش خواهد رفت. به عنوان مثال، دانشمندان و مهندسین قصد دارند چگونگی ساخت دستگاههای بزرگتر و کارآمدتری را کشف نمایند. او عنوان میکند که: «من انتظار دارم که این کشف موفقیت بزرگی در زمینهی آموزشی و دانشگاهی شود».
مترجم: رزیتا ملکیزاده
منبع: sciencenewsforstudents
