تولید آب از رطوبت هوا توسط محققان ایرانی!

به گزارش مجله خبری نگار/ایمنا، آب منبعی حیاتی برای بقا و توسعه جوامع است، اما کمبود آن به یکی از چالش‌های جهانی تبدیل شده است. در مناطق خشک و کم‌آب، یافتن راه‌حل‌های پایدار برای تأمین آب ضروری است. یکی از فناوری‌های پیشرفته که توانسته این مشکل را تا حدودی برطرف کند، دستگاه تولید آب از هوا (Atmospheric Water Generator یا AWSG) است. این دستگاه‌ها از رطوبت موجود در هوا استفاده کرده و آن را به آب قابل شرب تبدیل می‌کنند.

تولید آب از رطوبت هوا یکی از نوآوری‌های پیشرفته در مدیریت منابع آبی است که می‌تواند نیاز مناطق کم‌آب و خشک را به آب شیرین برطرف کند. این فناوری، به‌ویژه در مناطقی که رطوبت بالا، اما منابع آبی محدود دارند، یک راهکار مؤثر و کاربردی به‌شمار می‌آید. محققان ایرانی توانسته‌اند در این حوزه پیشرفت‌های قابل توجهی داشته باشند و راه‌حل‌هایی ارائه دهند که نه‌تن‌ها قابلیت بهره‌برداری در شرایط عادی را دارد، بلکه در مواقع بحران نظیر زلزله یا سیل نیز کارآمد است. این فناوری با بهره‌گیری از اصول تراکم و تبرید عمل می‌کند. هوای مرطوب وارد دستگاه شده و در تماس با سطوح سرد، رطوبت آن به صورت قطرات آب متراکم می‌شود. سپس این آب جمع‌آوری و برای استفاده تصفیه می‌گردد. دستگاه‌های پیشرفته در این حوزه به گونه‌ای طراحی شده‌اند که حتی در شرایط رطوبت پایین نیز بتوانند عملکرد مؤثری داشته باشند.

AWSG چیست و چگونه کار می‌کند؟
دستگاه‌های AWSG بر اساس جمع‌آوری بخار آب موجود در هوا و تبدیل آن به آب مایع عمل می‌کنند. این فرایند به کمک فناوری‌های زیر انجام می‌شود:

تراکم بخار آب

در این روش، هوای مرطوب از طریق یک سیستم خنک‌کننده عبور داده می‌شود. با کاهش دما به زیر نقطه شبنم، بخار آب متراکم شده و به صورت مایع جمع‌آوری می‌شود.

جذب رطوبت

برخی دستگاه‌ها از مواد جاذب رطوبت (همچون نمک‌های خاص یا مواد پلیمری) استفاده می‌کنند که بخار آب را جذب کرده و سپس با حرارت دادن، آب آزاد می‌شود.

فناوری‌های خورشیدی و هیبریدی

برخی AWSG‌ها از انرژی خورشیدی برای تأمین برق یا گرمای لازم استفاده می‌کنند که آنها را برای مناطق دورافتاده و بدون دسترسی به شبکه برق مناسب می‌سازد.

مزایای AWSG
استقلال از منابع آب سنتی

این دستگاه‌ها نیازی به چاه یا منابع سطحی آب ندارند و می‌توانند در هر مکانی که هوا وجود دارد، کار کنند.

کاربرد در مناطق بحران‌زده: AWSG‌ها به‌ویژه در مناطق دچار زلزله، سیل یا جنگ، که زیرساخت‌های آب‌رسانی تخریب شده است، کاربرد حیاتی دارند.

قابلیت حمل و نقل

این دستگاه‌ها در اندازه‌های مختلف تولید می‌شوند؛ از نمونه‌های خانگی تا واحد‌های بزرگ صنعتی که می‌توانند بر روی تریلی یا کانتینر نصب شوند.

دوستدار محیط‌زیست

برخی مدل‌ها با انرژی‌های تجدیدپذیر کار می‌کنند و اثرات زیست‌محیطی بسیار کمی دارند.

کاربرد‌های AWSG در ایران
در کشوری همچون ایران، که با چالش‌های جدی در زمینه مدیریت منابع آب روبروست، AWSG می‌تواند یک راهکار مؤثر باشد:

مناطق جنوبی با رطوبت بالا: استان‌های جنوبی همچونخوزستان، بوشهر و هرمزگان به دلیل رطوبت بالای هوا، مکان مناسبی برای استفاده از AWSG هستند.

نواحی کویری و خشک

در مناطقی همچون سیستان و بلوچستان با استفاده از فناوری‌های هیبریدی (خورشیدی) می‌توان رطوبت موجود در شب را جمع‌آوری کرد.

پدافند غیرعامل

AWSG‌ها می‌توانند به عنوان بخشی از زیرساخت‌های پدافند غیرعامل کشور در مواقع بحران مورد استفاده قرار گیرند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

هزینه اولیه بالا: ساخت و نصب AWSG‌ها به‌ویژه در مقیاس بزرگ نیازمند سرمایه‌گذاری قابل توجهی است.
وابستگی به شرایط اقلیمی

کارایی این دستگاه‌ها به میزان رطوبت هوا بستگی دارد و در مناطق بسیار خشک عملکرد محدودی دارند.
نگهداری و تعمیرات

فیلتر‌ها و سیستم‌های خنک‌کننده AWSG‌ها نیاز به نگهداری منظم دارند که ممکن است هزینه‌بر باشد.
آینده AWSG در ایران و جهان
با توجه به افزایش تقاضا برای آب و پیشرفت فناوری‌های مرتبط، انتظار می‌رود دستگاه‌های AWSG در آینده نقش پررنگ‌تری در مدیریت منابع آب ایفا کنند. توسعه نسخه‌های مقرون‌به‌صرفه و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر می‌تواند این دستگاه‌ها را برای کشور‌های در حال توسعه نیز قابل دسترس‌تر کند.

ایران در سال‌های گذشته شاهد رشد قابل توجهی در زمینه فناوری‌های پیشرفته بوده است. یکی از حوزه‌های برجسته، تحقیقات پیشرفته در لیزر، نانو سیالات و نوآوری در استخراج آب از رطوبت هواست. در این گزارش به سراغ یکی از اعضای فعال این عرصه رفتیم تا از نزدیک با چالش‌ها، موفقیت‌ها و چشم‌انداز این فعالیت‌های علمی آشنا شویم. در ادامه با محمد اکبری از اساتید دو درصد دانشمندان برتر جهان و عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد نجف آباد تولید کننده این دستگاه به گفتگو می‌پردازیم.

یکی از قوی‌ترین رزومه‌های پژوهشی شما جوشکاری لیزر است در جوشکاری لیزر تیم شما در چه سطحی است؟
محمد اکبری: ما توانستیم یک ارتباط میان انتقال حرارت و دما با ابعاد حوضچه مذاب ایجاد کنیم. این دستاورد، در زمان خود سال ۱۳۹۲ در جهان بی‌نظیر بود. تیم ما موفق شد رفتار غیرخطی حوضچه مذاب را که در کسری از ثانیه شکل می‌گیرد و به سرعت پیشرفت می‌کند، مدل‌سازی کند. این پژوهش، که با استفاده از نرم‌افزار‌های شبیه‌سازی پیشرفته انجام شد و توانست سوالات بسیاری از داوران مجلات علمی معتبر جهان را پاسخ دهد.

نکته جالب این است که سوالات داوران بیشتر برای یادگیری روش ما بود تا نقد آن. این نشان می‌دهد کار ما چقدر نوآورانه و پیشرو بوده است. یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش‌روی این پژوهش، پیچیدگی بالای مدل‌سازی حوضچه مذاب بود. با این حال، تیم توانست با تلاش مداوم و پشتکار، مدلی دقیق و کاربردی ارائه دهد. این تلاش‌ها نشان‌دهنده اهمیت همکاری علمی و خلاقیت در مواجهه با مسائل پیچیده است.

آیا تحقیقاتی در حوزه نانو انجام دادید؟
اکبری: در دانشگاه آزاد نجف‌آباد یکی از نخستین آزمایشگاه‌های نانو سیالات را راه‌اندازی کردیم. این پروژه از سال ۱۳۸۹ آغاز شد و تاکنون توانسته‌ایم خواص ترموفیزیکی نانو سیالات را به‌طور دقیق بررسی و اندازه‌گیری کنیم. نانو سیالات، که شامل ذرات فلزی و غیرفلزی پایدار در سیالات پایه همچونآب، اتیلن گلایکول (ضد یخ) و روغن هستند، به‌طور قابل توجهی راندمان سیستم‌های حرارتی را افزایش می‌دهند. پژوهشگر تاکید می‌کند: این ترکیبات پایدار و بدون ته‌نشینی، موجب بهبود ضریب هدایت گرمایی و ویسکوزیته سیالات می‌شوند. این موضوع، کاربرد‌های گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، تهویه مطبوع و نیروگاه‌های برق دارد. نانو سیالات با هزینه‌های بالایی همراه بوده است، اما تلاش‌های تیم تحقیقاتی موجب شد دانشگاه آزاد نجف‌آباد در این زمینه به یکی از معدود مراکز تحقیقاتی کشور تبدیل شود.

دستگاه awsg از فناوری‌های ابداعی شماست چطور به این فکر افتادید؟
اکبری: در مناطق جنوبی کشور که رطوبت بالاست، این دستگاه‌ها می‌توانند از هوا آب استخراج کنند. نمونه‌های اولیه این دستگاه‌ها در برخی جزایر جنوب کشور نصب شده‌اند و به‌عنوان راهکاری برای مواقع اضطراری همچون زلزله یا سیل، نقش پدافند غیرعامل را ایفا می‌کنند. این دستگاه‌ها با اتصال به برق، رطوبت موجود در هوا را به آب قابل شرب تبدیل می‌کنند. این فناوری در ابعاد بزرگ می‌تواند روی تریلی نصب شده و به مناطق بحران‌زده ارسال شود. این دستگاه‌ها می‌توانند با استفاده از برق، آب شرب تولید کنند. یکی از ویژگی‌های برجسته این فناوری، قابلیت استفاده آن به عنوان یک ابزار پدافند غیرعامل است. دستگاه‌های تولید آب می‌توانند روی تریلی‌های متحرک نصب شوند و در مواقع بحران، نظیر زلزله یا سیل، به سرعت به مناطق آسیب‌دیده منتقل شوند. تنها با تأمین برق، این دستگاه‌ها قادر به استخراج آب از هوا هستند و می‌توانند به‌عنوان منبع آبی اضطراری عمل کنند. این ویژگی به‌ویژه برای مناطقی که خطوط انتقال آب آنها آسیب دیده یا دسترسی به منابع آبی ندارند، حیاتی است.

دستگاه‌های تولید آب از هوا (AWSG) به‌عنوان یک فناوری نوآورانه و کاربردی، توانسته‌اند در مدیریت بحران آب تحولی ایجاد کنند. با توجه به شرایط اقلیمی و بحران‌های آبی ایران، استفاده از این فناوری می‌تواند نقشی حیاتی در تأمین پایدار منابع آب و بهبود کیفیت زندگی مردم ایفا کند. حمایت از این فناوری و سرمایه‌گذاری در توسعه آن، گامی مؤثر برای مواجهه با چالش‌های آبی کشور خواهد بود.

با توجه به بحران آب در بسیاری از مناطق کشور، توسعه و تجاری‌سازی این فناوری می‌تواند تأثیرات مثبتی بر مدیریت منابع آبی داشته باشد. در صورت حمایت‌های مالی و فنی، این فناوری می‌تواند به‌صورت گسترده در مناطقی نظیر جنوب ایران، که دارای رطوبت بالای هوا هستند، پیاده‌سازی شود. همچنین، با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر نظیر خورشیدی یا بادی برای تأمین برق این دستگاه‌ها، هزینه‌های عملیاتی آن کاهش یافته و بهره‌وری آن افزایش خواهد یافت.

با توجه به بحران آب در بسیاری از مناطق کشور، توسعه و تجاری‌سازی این فناوری می‌تواند تأثیرات مثبتی بر مدیریت منابع آبی داشته باشد. در صورت حمایت‌های مالی و فنی، این فناوری می‌تواند به‌صورت گسترده در مناطقی نظیر جنوب ایران، که دارای رطوبت بالای هوا هستند، پیاده‌سازی شود. همچنین، با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر نظیر خورشیدی یا بادی برای تأمین برق این دستگاه‌ها، هزینه‌های عملیاتی آن کاهش یافته و بهره‌وری آن افزایش خواهد یافت.

تولید آب از رطوبت هوا نه‌تن‌ها راه‌حلی پایدار برای بحران آب به شمار می‌آید، بلکه می‌تواند در شرایط اضطراری، جان بسیاری از مردم را نجات دهد. این فناوری با توجه به پتانسیل بالای آن، فرصتی برای ایران است تا در زمینه مدیریت منابع آبی به یک الگوی جهانی تبدیل شود.