نقشه فناورانه نجات ایران از بحران آب/ از بذر مقاوم تا آب‌شیرین‌کن‌های بومی

کد خبر: ۸۲۷۸۹۸

تاریخ: ۱۵ آبان ۱۴۰۴ - ۱۳:۳۶

به گزارش ایران اکونومیست؛ در شرایطی که ایران با فشار بی‌سابقه‌ای بر منابع آبی تجدیدپذیر خود روبه‌روست و برداشت بی‌رویه، خشکسالی ممتد، و فرونشست زمین زنگ خطر رسیدن به "روز صفر آب" را به صدا درآورده‌ است، در دل این بحران، فناوری‌های ایرانی از هوشمند سازی آبیاری تا توسعه بذرهای مقاوم، به‌ نقاط امید برای تاب‌آور تر کردن کشور در برابر تنش آبی تبدیل شده‌اند.

میزان منابع آب تجدیدپذیر سالانه در ایران حدود ۸۰ تا ۱۲۸ میلیارد متر مکعب است که از این میزان نهایتا حدود ۹۰ درصد از آب برداشتی تجدیدپذیر، مصرف می‌شود که فراتر از آستانه‌ای است که توسط WRI و معیارهای بین‌المللی مشخص می‌شود. طبق این معیار بین‌المللی میزان برداشت آب‌های تجدید پذیر حدود ۴۰ درصد است.

همچنین بررسی میانگین مصرف آب در تهران نشان می‌دهد که مصرف حدود ۷۰ درصد شهروندان بیش از استاندارد (بالای ۱۳۰ لیتر) روزانه است. میزان مصرف آب بخش کشاورزی نیز حدود ۸۰ تا ۹۰ میلیارد متر مکعب در سال گزارش شده که معادل بیش از ۹۰ درصد از کل مصرف کشور است. بطور کلی بخش شهری حدود ۹ میلیارد و صنعتی حدود ۳.۷ میلیارد متر مکعب در سال آب مصرف می‌کنند.

از سوی دیگر منابع زیرزمینی با سرعتی بالا کاهش یافته‌اند، با حدود ۳۰ میلیارد متر مکعب کسری سالانه و ۳۲۰ هزار چاه غیرمجاز. اینها بخش مهمی از بحران‌ آب در کشور به شمار می‌رود که پیامد آن پدیده مخرب فرونشست زمین است که به‌دلیل افت منابع زیرسطحی، زمین زیر پای ما را تحت تأثیر قرار داده است.

ایران در پنجمین سال متوالی خشکسالی قرار دارد و بارش در ۴ ماهه اخیر امسال نسبت به میانگین بلندمدت ۴۰ درصد کاهش یافته است. مخازن اصلی سدهای تغذیه‌کننده تهران مانند سد امیرکبیر با افت تا ۵۸ درصد نسبت به سال گذشته مواجه شده‌اند؛ سایر سدها همچون لار (۳۴٪)، لتیان و ماملو (۴۷٪)، طالقان (۳۲٪) نیز کاهش شدیدی را تجربه کرده‌اند.

برخی گزارش‌ها حاکی از آن است که مخازن جمعاً تنها ۱۴ درصد ظرفیت در تابستان ۲۰۲۵ را در خود ذخیره دارند. دماهای بی‌سابقه تا بالاتر از ۵۰ درجه سانتی‌گراد، فشار بر منابع آب و برق را دوچندان کرده و این همه موجب شده تا مقیاس مصرف آب را به حد قطره کاهش داده است.

موج‌های گرمای شدید، خشکسالی‌ طولانی‌مدت و افزایش تبخیر تا حدود ۷۰ درصد از بارش کشور در برخی مناطق به این بحران دامن زده است.در کنار آن، به گفته کارشناسان سوء‌مدیریت و ساختار ناپایدار حکمرانی نیز حاکم است. بیش از۲۰۰ هزار چاه غیرمجاز و برداشت بیش از حد از آب زیرزمینی باعث افت سطح سفره‌ها و نشست زمین شده است. مدیریت ضعیف و اجرای ناکافی قوانین مصرف‌آب را افزایش داده است.

به این موارد باید کشاورزی ناکارآمد را نیز اضافه کرد؛ مصرف نابرابر و بی‌رویه آب در کشاورزی، کشت محصولات پرآب‌بر در مناطق خشک، و انتقال نامناسب منابع آبی به نفع کشاورزی صنعتی، به عامل اصلی بحران مطلق آب کشور تبدیل شده است. این وضعیت کم بارشی و سوء مدیریت موجب شده که احتمال وقوع خطر «روز صفر» آب در کشور افزایش یابد.

از این رو ایران با بحرانی عمیق و چندوجهی روبروست؛ خشکسالی مداوم، ساختار حکمرانی ناکارآمد، مصرف بی‌بازده در کشاورزی و برداشت بی‌رویه از منابع زیرزمینی. بدون اصلاحات جدی در مدیریت آب، اولویت‌دهی مجدد به کشاورزی آبی و ایجاد انگیزه‌های سازگار با منابع، وضعیت به شدت خطرناک‌تر خواهد شد.

فناوری‌هایی برای کاهش خسارات تنش آبی

در این میان فناوران دنیا، فناوری‌ها و نوآوری‌های علمی و فنی را به کشورهایی مثل ایران معرفی می‌کنند تا در برابر تنش آبی (Water Stress) تاب‌آورتر شوند. این فناوری‌ها را می‌توان به چند دسته کلی تقسیم کرد:

فناوری‌های نوین در کشاورزی

کشاورزی هوشمند (Smart Agriculture): که از جمله این فناوری‌ها می‌توان به این موارد اشاره کرد:

- استفاده از سنسورهای خاک و رطوبت برای تعیین دقیق زمان و میزان آبیاری
- اتوماسیون آبیاری مبتنی بر داده‌های اقلیمی و خاک
- سیستم‌های **GIS و GPS** برای پایش مزرعه و مدیریت منابع
- آبیاری قطره‌ای هوشمند و زیرسطحی که موجب صرفه‌جویی تا۵۰ درصد در مصرف آب نسبت به روش‌های سنتی و رساندن آب مستقیم به ریشه و کاهش تبخیر سطحی می‌شود.
- پهپادهای کشاورزی برای رصد سلامت گیاهان، سنجش کم‌آبی، و پخش موضعی کود یا آب و بهینه‌سازی مصرف منابع در مزرعه

اصلاح بذرها و گیاهان مقاوم به خشکی

استفاده از بذرهای اصلاح‌شده ژنتیکی که به تنش آبی و دمای بالا مقاوم هستند مانند بذرهای اصلاح‌شده گندم، جو، ذرت و برنج در کشورهای خشک

فناوری‌های نوین در تصفیه و بازیافت آب

- بازچرخانی و تصفیه فاضلاب (Wastewater Reuse)
- استفاده مجدد از آب خاکستری و فاضلاب تصفیه‌شده در آبیاری، صنعت، فضای سبز
- تصفیه غشایی، بیولوژیکی، و فناوری‌های UV برای پاک‌سازی آب مصرف‌شده

نمک‌زدایی آب دریا (Desalination)

با استفاده از فناوری‌های اسمز معکوس (RO)،الکترودیالیز یا MED در سواحل جنوبی ایران (بندرعباس، چابهار)، توسعه آب‌شیرین‌کن‌ها در حال افزایش است.

فناوری‌های مدیریت و ذخیره‌سازی آب

- آبگیرهای هوشمند (Smart Water Harvesting)
- جمع‌آوری باران و رواناب سطحی از طریق حوضچه‌ها، تانکرهای ذخیره، سدهای کوچک محلی
- اتصال سیستم‌های ذخیره‌سازی به سنسورها برای مدیریت خودکار ذخیره و تخلیه
- سیستم‌های هشدار خشکسالی مبتنی بر داده
- استفاده از ماهواره‌ها و مدل‌های اقلیمی برای پیش‌بینی دوره‌های کم‌آبی، خشکسالی و بیلان آب
داده‌های پایش‌ شده برای مدیریت منابع در سطح منطقه‌ای

فناوری‌های شهری برای کاهش مصرف

- شیرآلات کم‌مصرف و هوشمند
- استفاده از شیرهای سنسوردار و فلاش‌تانک‌های دوزبانه در ساختمان‌ها برای کاهش مصرف تا ۳۰ تا ۵۰ در محیط‌های مسکونی و اداری
- کنتورهای هوشمند آب (Smart Water Meters)
- نظارت لحظه‌ای مصرف آب
- هشدار در صورت نشتی یا مصرف بیش از حد

فناوری‌های مبتنی بر هوش مصنوعی و کلان‌داده

- مدلسازی هوشمند مصرف و منابع
- استفاده از هوش مصنوعی (AI) برای مدل‌سازی عرضه و تقاضای آب
- کلان‌داده (Big Data) برای تصمیم‌گیری در سطح منطقه‌ای و ملی
- پیش‌بینی خشکسالی و مدیریت منابع
- تحلیل روند بارش، دما، تبخیر و ذخایر برای تدوین سیاست‌های بلندمدت

نمونه‌هایی از اجرای فناوری‌های نوین در ایران

از سوی پژوهشگاه‌ها، شرکت‌های دانش‌بنیان، دانشگاه‌ها و بخش‌های صنعتی کشو برخی از مهمترین فناوری‌ها و راهکارها برای کاهش تنش آبی کشور توسعه و یا بومی‌ شده است. از جمله آنها می‌توان به این موارد اشاره کرد:

سامانه تصفیه فاضلاب با غشاهای نانوساختار ایرانی

آب خاکستری" آب استفاده‌ شده‌ای است که برخلاف پساب سیاه به راحتی قابل بازیافت و استفاده مجدد است. آب سینک، پساب حمام و ماشین ظرفشویی و لباسشویی از جمله آب‌های خاکستری‌ هستند که پس از طی مراحل کوتاه و ساده قابل استفاده در آبیاری باغات، شستشو و فلاش تانک سرویس بهداشتی به شمار می‌روند. استفاده مجدد از آب خاکستری در واقع صرفه‌جویی در آب تصفیه شده است چرا که بدون استفاده از آب شیرین می‌توان نیازهای روزمره را رفع کرد. به جای استفاده از آب آشامیدنی در باغ از آبی استفاده می‌شود که معمولاً در فاضلاب رهاسازی می‌شود.

یکی از روش‌های تصفیه آب خاکستری استفاده از "غشاهای نانویی" است که با بهره‌مندی از ویژگی نانو ساختار سرامیکی خود، می‌توانند ذرات و عوامل آلاینده را از آب جداسازی کنند. این سامانه در دو مرحله میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون، پساب ورودی را تصفیه و آب را برای استفاده مجدد به سیستم باز می‌گرداند. در مرحله میکروفیلتراسیون، چربی‌ها، شوینده‌ها و دیگر درشت مولکول‌ها و همچنین تا حدود زیادی میکروب‌ها و میکروارگانیسم‌ها و در مرحله اولترافیلتراسیون تمامی میکروارگانیسم‌ها و حتی لاشه میکروارگانیسم ها از آب ورودی حذف می‌شوند.

تصفیه و بازچرخانی آب در صنعت و شهر

بازچرخانی آب به معنای بازیافت و استفاده مجدد از آب‌های استفاده شده است. استفاده مجدد از پساب و بازچرخانی پساب و استحصال پساب آنجایی دارای اهمیت می‌شود که با توجه به افزایش روز افزون جمعیت، کاهش نزولات جوی و خشکسالی در سالیان اخیر باعث کاهش سطح آب منابع زیر زمینی و کاهش منابع سطحی و تلاش برای استفاده از منابع آبی جدید شده است.

این سامانه از سوی محققان دانشگاه تهران و شرکت‌های دانش‌بنیان برای بازچرخانی آب در مجتمع‌های مسکونی، صنعتی و کشاورزی مبتنی بر نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس توسعه داده شده است.

فناوری‌های بومی کاهش مصرف آب در بخش نیروگاهی

سیستم‌های خنک‌کن خشک (Dry Cooling) راهکاری برای کاهش مصرف آب در فرآیندهای صنعتی و کاهش اثرات زیست‌محیطی هستند. این سیستم‌ها با استفاده از انتقال حرارت غیرمستقیم از طریق کویل‌ها و هوای محیط، بدون نیاز به تبخیر آب، فرآیند خنک‌سازی را انجام می‌دهند.  برج‌های خنک‌کن خشک (Dry Cooling Towers) که به آنها کولینگ تاور مداربسته (Closed Circuit Cooling Tower) نیز گفته می‌شود، از جمله این سیستم‌ها هستند. در این سیستم‌ها، آب گرم از فرآیند صنعتی وارد کویل‌های فلزی فین‌دار شده و با هوای محیط تبادل حرارت می‌کند.

این فناوری در کشور توسعه داده شده و در نیروگاه‌های اصفهان و رامین اهواز با هدف استفاده از سیستم‌های خنک‌کن خشک (Dry Cooling) برای کاهش مصرف آب کاربردی شده است. بهره گیری از این فناوری موجب کاهش بیش از ۹۰ درصدی مصرف آب نسبت به سیستم‌های مرطوب شده است.

بومی‌سازی آب‌شیرین‌کن‌ها

دستگاه‌های آب شیرین‌کن دستگاه‌هایی هستند که با استفاده از روش‌های مختلف، املاح و ناخالصی‌ها را از آب شور یا آب با کیفیت پایین جدا کرده و آن را به آب قابل شرب یا مناسب برای مصارف دیگر تبدیل می‌کنند.

آب‌شیرین‌کن‌های اسمز معکوس (RO) یکی از دستاوردهای فناوری کشور است که از سوی شرکت‌های دانش‌بنیان توسعه داده شد و با نصب آنها در سواحل جنوب کشور مانند بندرعباس، بوشهر، هرمزگان اقدام به تامین آب شرب کردند.

این سامانه‌ها با بومی‌سازی بیش از ۶۰ درصد موجب کاهش هزینه و همچنین کاهش اتکا به واردات شده است.

سامانه‌های خورشیدی آب‌شیرین‌کن (مقیاس روستایی) نیز از سوی جهاد دانشگاهی، دانشگاه صنعتی شریف توسعه داد شد و در روستاهای سیستان‌ و بلوچستان و هرمزگان نصب شده است. این سامامه‌ها با ترکیب فناوری‌های انرژی خورشیدی، تقطیر چندمرحله‌ای و فیلتر غشایی آب منطقه را تامین می‌کند.

سامانه‌های آبیاری هوشمند بومی

سیستم آبیاری هوشمند متصل به اینترنت اشیاء (IoT) از دیگر دستاوردهای فناوران کشور است که از ویژگی‌هایی چون کنترل از راه دور با موبایل، اتصال به سنسورهای رطوبت خاک، دما و هواشناسی و صرفه‌جویی ۳۰ تا ۵۰ درصدی در مصرف آب برخوردار هستند.

سامانه آبیاری زیرسطحی

این سامانه که در دانشگاه‌های ایران توسعه داده شده دارای ویژگی‌هایی چون طراحی لوله‌های سوراخ‌دار با قطر و چگالی مخصوص خاک‌های شور و خشک است و در استان‌های فارس، خراسان، مرکزی، کرمانشاه اجرا و نصب شده است.

کشت گیاهان مقاوم به خشکی و شوری

بذرهای اصلاح‌شده مقاوم به تنش آبی از دیگر دستاوردهای فناوران کشور است که در مؤسسه تحقیقات اصلاح بذر، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی به جامعه معرفی شد. این بذور شامل گندم، جو، ذرت، یونجه و کلزا با مقاومت بالا به خشکی است که نتایج آزمایشگاهی این بذور نشان داد که این بذور دارای رشد در شرایط آب شور با کاهش ۳۰ درصدی در مصرف آب هستند.

ابزارهای پایش منابع آبی و پیش‌بینی خشکسالی

از سوی فناوران پژوهشگاه هواشناسی و ژئوفیزیک سامانه پایش منابع آب زیرزمینی معرفی شد. این سامانه ترکیبی از داده‌های ماهواره‌ای، چاه‌های پایش و مدل‌سازی است و نقشه‌های ماهانه تنش آبی، افت سطح آب زیرزمینی، نشست زمین از خروجی‌های این سامانه است.

سامانه هشدار خشکسالی و تغییر اقلیم در کشاورزی

دانشگاه تربیت مدرس و مرکز تحقیقات هواشناسی کاربردی نیز سامانه هشدار خشکسالی را عرضه کردند. این سامامه دارای کاربردی چون پیش‌آگاهی برای کشاورزان و منابع طبیعی در استان‌های کم‌بارش است.

کنتورهای هوشمند آب

شرکت‌های دانش‌بنیان اقدام به توسعه کنتورهای هوشمند آب کردند و از قابلیت‌هایی چون پایش لحظه‌ای مصرف، هشدار نشتی، اخطار در مصرف غیرعادی برخوردار است. این کنتورها در تهران، مشهد، شیراز، اصفهان نصب و به بهره برداری رسیده است.

شیرآلات کم‌مصرف ایرانی

شرکت‌های فناور ایرانی این نوع شیرآلات را به بازار معرفی کردندو با نصب این شیرآلات می‌توان به کاهش مصرف تا ۵۰ درصد بدون افت فشار دست یافت.

به گزارش ایسنا، ایران امروز با یکی از پیچیده‌ترین و شدیدترین بحران‌های آبی در تاریخ خود روبه‌روست؛ بحرانی چندوجهی که ریشه در ترکیبی از خشکسالی مداوم، تغییرات اقلیمی، مصرف بی‌رویه، ناکارآمدی ساختار حکمرانی منابع و ضعف در مدیریت دارد. میزان برداشت آب تجدیدپذیر کشور نه‌تنها بسیار بالاتر از استاندارد جهانی است، بلکه با فشار بی‌سابقه بر منابع زیرزمینی، فرونشست زمین، افت سطح سفره‌های آب و کاهش شدید ذخایر سدها، هشدارهایی جدی درباره آینده‌ی آب در ایران می‌دهد. در چنین شرایطی، خطر رسیدن به «روز صفر» آب ــ یعنی روزی که دیگر آبی برای برداشت وجود نداشته باشد ــ بسیار واقعی و نزدیک شده است.

با این حال، در دل این بحران، جرقه‌هایی از امید با توسعه فناوری‌های بومی و نوین دیده می‌شود. کشور با بهره‌گیری از سامانه‌های هوشمند آبیاری، تصفیه و بازچرخانی آب، شیرآلات کم‌مصرف، کشت بذرهای مقاوم، و توسعه آب‌شیرین‌کن‌های بومی، توانسته گام‌هایی مهم در راستای تاب‌آوری در برابر تنش آبی بردارد. نقش شرکت‌های دانش‌بنیان، پژوهشگاه‌ها، دانشگاه‌ها و همکاری بین‌بخشی در این مسیر بسیار کلیدی است.

با اولویت دادن به مدیریت پایدار منابع، اصلاح الگوهای مصرف، بهره‌گیری از فناوری، و تقویت حکمرانی علمی و شفاف در حوزه آب، ایران هنوز می‌تواند از دامنه‌ بحران بکاهد و به سوی آینده‌ای با ثبات‌تر در حوزه منابع آبی حرکت کند. اما بدون این اصلاحات، بحران آب نه‌تنها تهدیدی برای محیط زیست، که خطری مستقیم برای امنیت، اقتصاد، سلامت و زیست‌پذیری سرزمین‌مان خواهد بود.