روشی کارآمد برای جبران کمبود آب

کمبود آب یک مشکل اساسی در سراسر جهان است. طبق اظهارات مهندسان و کارشناسان این حوزه، حداقل چهار میلیارد نفر در قاره آسیا زندگی می‌کنند که نیمی از آن‌ها در طول سال با کمبود شدید آب زندگی می‌کنند و در حالی که مردم تحت شرایط سخت بی‌آبی زندگی می‌کنند، "۷۱ ٪ از سطح جهان پوشیده از آب دریا است، بنابراین این یک تضاد بسیار جالب است.

برای مقابله با این مشکل، مهندسان این حوزه به فکر آن افتادند که آب شور دریا می‌تواند با انجام فرآیندی به آب شیرین تبدیل شود که برای این منظور روش‌های متعددی وجود دارد که یکی از مؤثرترین آن‌ها آب نمک زدایی غشا‌ها است. در این روش، آب از طریق غشاء نازک و سوراخ‌های ریز پرتاب می‌شود. آب در حفره‌ها جاری می‌شود، اما یون‌های نمکی نمی‌توانند از آن عبور کنند که در نتیجه این فرآیند فقط آب شیرین باقی می‌ماند.

در جدیدترین تحقیقاتی که در این باره انجام شده است؛ پتانسیل نوع جدیدی از غشاها، به نام چارچوب فلزی-آلی (MOF) مورد بررسی قرار گرفته است. این غشا‌ها از مرکز فلزی و ترکیب آلی تشکیل شده‌اند. ترکیب آلی و فلز در یک الگوی پنج ضلعی متصل می‌شوند و سوراخی در مرکز ایجاد می‌کنند که به عنوان منافذ عمل کرده و ساختاری شبیه به لانه زنبور می‌سازند.

بیشتر بخوانید: فناوری نانو آب دریا را هم شیرین می‌کند

در این چارچوب، مولکول‌های آب از درون منافذ عبور می‌کنند که قرار دادن منافذ بیشتر به نفوذپذیری کمک می‌کند. در صورت نبود منافذ کافی، فشار زیادی از دیواره روی مولکول‌ها وارد می‌شود، این امر باعث می‌شود فرآیند نمک زدایی کارآیی کمتری داشته باشد. برای درک بهتر، تصور کنید که آب را درون یک قیف می‌ریزید، در انتها آب به دلیل فشار دیواره‌ها و کمبود فضا آهسته‌تر از انتهای قیف خارج می‌شود.

از سوی دیگر، MOF دارای منافذ متعدد مجاور است. هیچ فشاری از طرف دیوار وجود ندارد، همین امر آن‌ها این فرصت را می‌دهد تا راحت‌تر از درون منافذ عبور کنند. تصور کنید که این بار آب را از طریق صاف کننده بریزید - خیلی سریعتر حرکت می‌کند، زیرا دارای چندین نقطه خروج است که می‌تواند از آن‌ها عبور کند.

تفاوت بین MOF و سایر غشا‌های معمولی از نظر سرعت عبور آب و تعداد رد یون‌ها قابل توجه است، یک گیاه نمک زدایی می‌تواند میلیارد‌ها منافذ داشته باشد که بهره وری آن را به صورت تصاعدی بالا می‌برد، حتی افزایش اندک بهره وری به معنای جهشی بزرگ است. این فرآیند گامی مهم در زمینه تامین آب شیرین مورد نیاز است و اگر به سطح بهره‌وری کلان برسد، مشکل آب میلیارد‌ها انسان محروم در آفریقا یا دیگر مناطق را مرتفع خواهد کرد.

باشگاه خبرنگاران جوان