منابع آب تجدیدپذیر ایران طی چنددهه گذشته از حدود ۱۳۰ میلیارد مترمکعب به کمتر از ۱۰۰ میلیارد مترمکعب کاهش یافته وضعیتی که به گفته محققان حوزه آب و محیط ایران را بر اساس شاخص فالکنمارک در محدوده تنش آبی قرار داده و توسعه فناوریهای بومی، از نانوحباب و غشاهای نانویی تا سامانههای هوشمند مدیریت شبکه و بازچرخانی پساب، میتواند نقش مهمی در کاهش اثرات این بحران ایفا کند.
به گزارش ایسنا، آب دیگر تنها یک منبع طبیعی نیست، بلکه به یکی از مهمترین مؤلفههای امنیت ملی، توسعه اقتصادی و پایداری اجتماعی کشورها تبدیل شده است. ایران نیز در سالهای اخیر تحت تاثیر همزمان تغییرات اقلیمی، کاهش بارندگی، افزایش دما، برداشت بیرویه از منابع آب و ناترازی میان عرضه و تقاضا، با یکی از جدیترین بحرانهای آبی تاریخ خود روبهرو شده است؛ بحرانی که آثار آن از افت منابع آب زیرزمینی و فرونشست زمین تا کاهش کیفیت آب، تنش در تأمین آب شرب و مهاجرتهای ناشی از کمآبی قابل مشاهده است.
در چنین شرایطی، توسعه فناوریهای نوین، بهویژه فناوریهای نانو، تصفیه و بازچرخانی آب، سامانههای هوشمند مدیریت شبکه و کاهش هدررفت، به یکی از مهمترین راهبردهای مقابله با این بحران تبدیل شده است. امیرحسین صادقزاده، کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو در گفتوگو با ایسنا، ضمن تشریح ابعاد بحران آب در ایران، از نقش فناوریهای بومی در مدیریت این چالش سخن گفته است.
امیرحسین صادقزاده، کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو، گفت: تغییرات اقلیمی با تغییر الگوی بارشها در دهه اخیر و کاهش نزولات جوی نسبت به میانگین بلندمدت، نقش مهمی در تشدید بحران آب کشور داشته است، اما بخش عمده بحران کنونی ناشی از برداشت بیش از ظرفیت منابع آب تجدیدپذیر و ناترازی ایجادشده میان عرضه و تقاضای آب است.
وی با اشاره به آثار تغییر اقلیم بر منابع آبی کشور افزود: تغییر اقلیم در ایران دیگر پدیدهای مربوط به آینده نیست، بلکه واقعیتی است که کشور هماکنون با آن مواجه است. طی سالهای اخیر میانگین بارش سالانه کشور نسبت به میانگین بلندمدت کاهش یافته و همزمان افزایش دما موجب افزایش تبخیر آبهای سطحی، تشدید خشکسالیهای متوالی در بازههای چندساله و وارد شدن فشار بیشتر بر منابع آبهای سطحی و زیرزمینی شده است.
صادقزاده ادامه داد: گزارشهای علمی و ارزیابیهای هیئت بین دولتی تغییر اقلیم (IPCC) نشان میدهد روند گرمایش و کاهش بارشها در ایران ادامه خواهد داشت. علاوه بر کاهش میزان بارندگی، الگوی بارشها نیز تغییر کرده و بارشها به سمت رخدادهای کوتاه مدت، شدیدتر و غیر قابل پیشبینیتر حرکت کردهاند؛ بارشهایی که عمدتاً به روانابهای سطحی با نفوذ اندک در خاک منجر میشوند و نقش کمتری در تغذیه منابع آب زیرزمینی دارند.
وی خاطرنشان کرد: افزایش دمای هوا همچنین باعث افزایش تبخیر از منابع آب سطحی، کاهش پوشش برفی که منبع اصلی تغذیه رودخانهها در فصل بهار است و ذوب زودهنگام برف در مناطق کوهستانی شده است. این شرایط جریان پایه رودخانهها را کاهش داده و منابع آب تجدیدپذیر کشور را به شدت تحت تأثیر قرار داده است.
صادقزاده با تشریح وضعیت منابع آب تجدیدپذیر کشور در مقایسه با چند دهه گذشته، گفت: برای ارزیابی وضعیت منابع آب کشورها از شاخص «فالکنمارک» (Falkenmark Index) یا شاخص «تنش آبی» استفاده میشود که در سال ۱۹۸۹ توسط «مالین فالکنمارک»، هیدرولوژیست سوئدی، معرفی شد.
به گفته وی این شاخص وضعیت منابع آبی را بر اساس سرانه سالانه منابع آب تجدیدپذیر در چهار سطح «بدون تنش» با بیش از ۱۷۰۰ مترمکعب، «تنش آبی» بین ۱۰۰۰ تا ۱۷۰۰ مترمکعب، «کمبود آبی» بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ مترمکعب و «کمبود مطلق آب» با کمتر از ۵۰۰ مترمکعب برای هر نفر در سال طبقهبندی میکند.
کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو خاطر نشان کرد: طبق برخی از برآوردها، منابع آب تجدیدپذیر سالانه ایران از حدود ۱۳۰ میلیارد مترمکعب در ابتدای دهه ۶۰ به زیر ۱۰۰ میلیارد مترمکعب در سالهای اخیر کاهش یافته است. در صورت پذیرش برآوردهای فوق، سرانه آب تجدیدپذیر در کشور از حدود ۳۰۰۰ مترمکعب به زیر ۱۳۰۰ مترمکعب در هر نفر در سال رسیده است و کشور را در شرایط تنش آبی مطابق با شاخص فالکنمارک نشان میدهد.
وی با تاکید بر اینکه این وضعیت در سراسر کشور یکسان نیست و شدت تنش آبی در مناطق مختلف تفاوت دارد، اضافه کرد: استانهای «خراسان رضوی»، «خراسان جنوبی»، «سمنان»، «یزد»، «کرمان»، «سیستان و بلوچستان»، همچنین استانهای «اصفهان»، «قم» و «قزوین» طی سالهای اخیر در آستانه تنش شدید آبی قرار گرفتهاند.
صادقزاده درباره چشمانداز منابع آب کشور در صورت تداوم روند کنونی نیز گفت: اگر روند فعلی شامل افزایش دما، کاهش و تغییر الگوی بارشها، برداشت بیرویه از منابع آب و اصلاح نشدن الگوی کشت و مصرف ادامه یابد، طی ۱۰ تا ۲۰ سال آینده کشور با تشدید بحران منابع آب مواجه خواهد شد.
وی یادآور شد: در چنین شرایطی، پدیده فرونشست زمین در بسیاری از دشتهای مهم کشور تشدید میشود؛ بهگونهای که هماکنون نیز بیش از نیمی از دشتهای کشور با این پدیده مواجه هستند. علاوه بر این، شمار بیشتری از چاههای آب به دلیل افت سطح آبهای زیرزمینی از چرخه بهرهبرداری خارج خواهند شد.
این محقق حوزه آب و محیط زیست ستاد نانو، تاکید کرد: ادامه این روند همچنین موجب کاهش محسوس کیفیت آبهای زیرزمینی بر اثر افزایش شوری و تشدید آلودگی خواهد شد و در نهایت میتواند زمینهساز مهاجرتهای اجباری از مناطق شرقی و مرکزی کشور شود.
صادقزاده با اشاره به مهمترین چالشهای فعلی کشور در تأمین آب شرب، با بیان اینکه چالشهای تأمین آب شرب در مناطق مختلف کشور متفاوت است، اظهار کرد: در کلانشهرهایی مانند تهران، کرج، اصفهان و مشهد، منابع آبهای سطحی و زیرزمینی به دلیل افزایش مصرف، کاهش کیفیت و فشار فزاینده بر منابع، با افت ذخایر مواجه شدهاند. در مقابل، استانهای جنوبی و شرقی از جمله سیستان و بلوچستان، هرمزگان و بوشهر بیش از گذشته به آبشیرینکنهای دریایی وابسته شدهاند؛ راهکاری که علاوه بر هزینههای سنگین، مصرف انرژی بالایی نیز دارد.
کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو ادامه داد: آلودگی منابع آب زیرزمینی به آلایندههایی مانند نیترات، آرسنیک و فلزات سنگین ناشی از فعالیتهای صنعتی و مصرف کودهای شیمیایی در بخش کشاورزی، از دیگر چالشهای جدی کشور در تأمین آب شرب است. همچنین ورود فاضلابهای صنعتی و شهری با تصفیه ناکافی به محیطزیست و هدررفت بالای آب در شبکههای انتقال و توزیع، بر پیچیدگی این بحران افزوده است.
وی خاطرنشان کرد: هماکنون بین ۲۰ تا ۳۰ درصد آب شرب در شبکههای انتقال و توزیع هدر میرود که معادل از دست رفتن حدود یک میلیارد مترمکعب آب تصفیهشده در سال است.
صادقزاده در پاسخ به این پرسش که آیا انتقال آب بینحوضهای راهکار مناسبی برای حل بحران آب است، با تاکید بر اینکه انتقال آب بینحوضهای راهکاری موقت و پرچالش است و نمیتواند در بلندمدت بحران آب را برطرف کند، افزود: این شیوه پیامدهای زیستمحیطی متعددی از جمله خشک شدن تالابها و رودخانههای حوضه مبدأ، تخریب اکوسیستمهای پاییندست و کاهش کیفیت آب در حوضه مبدأ را به دنبال دارد. علاوه بر این، موجب توزیع ناعادلانه منابع آب میشود؛ بهگونهای که حوضه مبدأ به تدریج با کاهش منابع و آسیبهای بیشتر مواجه شده و در مقابل، حوضه مقصد نیز به انتقال آب وابسته میشود.
کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو ادامه داد: پروژههای انتقال آب، از جمله تونل کوهرنگ و طرح انتقال آب خلیج فارس به فلات مرکزی، هزینههای مالی و انرژی بسیار بالایی دارند و فشار قابل توجهی بر بودجه و منابع مالی کشور وارد میکنند.
وی تأکید کرد: انتقال آب بینحوضهای تنها در موارد محدود و پس از انجام کامل مطالعات ارزیابی اثرات زیستمحیطی، رعایت حقابههای زیستمحیطی حوضه مبدأ و بهعنوان راهکاری مکمل برای تأمین آب مناطق کمآب قابل استفاده است.
صادقزاده به نقش نشت و هدررفت آب در شبکههای توزیع شهری اشاره کرد و یادآور شد: برآوردها نشان میدهد میزان آب بدون درآمد در بسیاری از شهرهای کشور بین ۲۰ تا ۳۰ درصد است که بخشی از آن ناشی از نشت فیزیکی شبکه و بخشی دیگر ناشی از خطاهای اندازهگیری، اشتباهات کنتورخوانی و مصارف ثبتنشده یا برداشتهای غیرمجاز است.
وی افزود: هدررفت واقعی آب شامل نشت از لولهها، اتصالات و انشعابات است که با نوسازی شبکههای فرسوده، اجرای سامانههای پایش فشار و استفاده از فناوریها و سامانههای هوشمند تشخیص نشت، میتوان آن را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
صادقزاده خاطرنشان کرد: میزان فعلی هدررفت آب معادل حدود یک میلیارد مترمکعب آب تصفیهشده در سال است و اگر تنها نیمی از این میزان کاهش یابد، صرفهجویی قابل توجهی در مصرف آب شهری حاصل خواهد شد.
وی یادآور شد: بر اساس آمار، متوسط هدررفت آب در شبکههای توزیع و انتقال کشورهای عضو سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) حدود ۱۵ درصد است.
صادقزاده در تشریح مهمترین فناوریهای بومی توسعهیافته در حوزه آب طی سالهای اخیر گفت: با توجه به تشدید بحران آب و همچنین محدودیتهای ناشی از تحریمها در صنعت آب، ایران به سمت توسعه فناوریهای نوین، بهویژه نانوفناوری، در حوزه تأمین، تصفیه و بازچرخانی آب حرکت کرده است. یکی از مهمترین دستاوردهای بومی در این حوزه، توسعه فناوری نانوحباب در فرآیندهای هوادهی، گندزدایی و اختلاط در تصفیهخانههای آب و فاضلاب شهری و صنعتی است. بهکارگیری این فناوری علاوه بر کاهش مصرف انرژی، موجب افزایش ظرفیت بهرهبرداری از تصفیهخانهها بدون نیاز به توسعه فیزیکی و در نهایت کاهش هزینههای عملیاتی میشود.
این کارشناس حوزه آب و محیط زیست ستاد نانو و میکرو معاونت علمی ریاستجمهوری ادامه داد: از میان مزایای متعدد فناوری نانوحباب، افزایش ظرفیت بهرهبرداری از تصفیهخانههای موجود و امکان تغییر فرآیند عملکرد برخی سامانهها، از جمله برکههای تثبیت، اهمیت ویژهای دارد؛ زیرا به جای صرف هزینههای سنگین برای احداث واحدهای جدید، میتوان با تجهیز تأسیسات موجود به این فناوری، ظرفیت تصفیه را افزایش داد و هزینههای سرمایهگذاری را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
وی با اشاره به دیگر فناوریهای بومی این حوزه اظهار کرد: پکیجهای مدرن تصفیه و بازچرخانی پساب صنعتی از دیگر فناوریهای توسعهیافته در کشور هستند که به صورت سامانههای یکپارچه طراحی شدهاند و با ترکیب چند فناوری پیشرفته، امکان استفاده مجدد از آب در چرخههای تولید صنعتی را فراهم میکنند.
صادقزاده افزود: این سامانهها به فضای کمی برای احداث نیاز دارند و از فناوری اکسیداسیون پیشرفته برای تجزیه آلایندههای مقاوم، بدون نیاز به مصرف مواد شیمیایی اضافی، بهره میبرند. همچنین نانومواد و منعقدکنندههای پیشرفته، ذرات کلوئیدی و آلایندههای موجود در آب را حذف میکنند.
وی خاطرنشان کرد: در مرحله نهایی این فرآیند نیز غشاهای نانویی به کار گرفته میشوند که با حذف ذرات، یونها و سایر آلایندهها، آبی با خلوص بسیار بالا تولید کرده و امکان بازگرداندن آن به چرخه تولید و صنعت را فراهم میکنند.
صادقزاده با اشاره به دیگر فناوریهای بومی مورد استفاده در صنعت آب، گفت: پلیالکترولیتها یا فلوکولانتها از دیگر فناوریهای توسعهیافته در این حوزه هستند که بهعنوان ترکیبات شیمیایی برای جداسازی ذرات جامد معلق از آب به کار میروند. این مواد که با فرمولاسیونهای جدید قابلیت تولید در ساختارهای نانویی را نیز دارند، بهعنوان مواد لختهساز در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرند.
وی افزود: پلیالکترولیتها در انواع آنیونی، کاتیونی و نانیونیک (غیریونی یا خنثی) تولید میشوند و با ایجاد لخته، ذرات جامد موجود در آب را بهصورت دانهای یا ورقهای از فاز مایع جدا کرده و راندمان فرآیندهای تصفیه را افزایش میدهند.
این کارشناس حوزه آب و محیط زیست با بیان اینکه توسعه فناوریهای نوین در صنعت آب همچنان ادامه دارد، اظهار کرد: در سالهای گذشته فناوریهای متعددی در این حوزه توسعه یافته و برای گسترش برخی دیگر نیز برنامهریزی شده است.
وی ادامه داد: جاذبهای نانویی برای حذف آلایندههایی مانند نیترات، آرسنیک و فلزات سنگین، غشاهای نانویی پلیمری و سرامیکی برای تصفیه آب، فیلترهای نانویی برای پیشتصفیه، غشاهای تبادل یونی مورد استفاده در فرآیندهای الکترودیالیز، رسوبشکنهای نانویی، ژئوممبرانهای نانویی و سامانههای بازیابی انرژی در فرآیند اسمز معکوس (RO) از جمله فناوریهایی هستند که طی سالهای اخیر در کشور توسعه یافته یا در دستور کار توسعه قرار دارند.
صادقزاده خاطرنشان کرد: همچنین توسعه حسگرها و سنجشگرهای هوشمند برای پایش کمی و کیفی آب و نشتیابهای نانویی و هوشمند از دیگر فناوریهایی است که میتواند نقش مهمی در افزایش بهرهوری، کاهش هدررفت آب و ارتقای مدیریت منابع آب کشور ایفا کند.
