چالش اصلی قرن بیست و یکم، فراهم کردن آب تمیز، ارزان و کافی برای همه است. این مشکل به دلیل افزایش جمعیت، تغییرات آب و هوایی و کاهش کیفیت آب تشدید شده است. نوآوری‌های فناوری مانند نانوفناوری برای مدیریت یکپارچه آب ضروری است تا بهره‌وری تصفیه را افزایش دهد و منابع آب غیرمعمول را به کار گیرد. نانوفناوری می‌تواند با ارائه نانومواد نوآورانه برای تصفیه آب سطحی، آب زیرزمینی و پساب آلوده به یون‌های فلزی خطرناک، مواد معدنی و آلی محلول و میکروارگانیسم‌ها، دسترسی به آب تمیز و ایمن را بهبود بخشد.

دسترسی آسان به آب تمیز و ارزان برای برآورده کردن تقاضای رو به افزایش، یکی از چالش‌های اصلی جهانی است. مهم‌ترین مسائلی که عملکرد سیستم تأمین آب را سخت‌تر می‌کنند شامل افزایش جمعیت، تغییرات آب و هوایی جهانی و آلودگی آب هستند. بر اساس پیش‌بینی‌های سازمان بهداشت جهانی (WHO) در سال 2014، تا سال 2025 نیمی از جمعیت جهان در مناطقی با کمبود آب زندگی خواهند کرد. تا سال 2015، تنها 20 درصد از پساب جهان به طور کامل تصفیه شده بود.

نانوفناوری یک حوزه نوآورانه است که می‌تواند مشکلات مرتبط با تصفیه آب فعلی را حل کند. این فناوری می‌تواند جنبه‌های جدیدی را به روش‌های فعلی تصفیه آب اضافه کند. سه کاربرد مهم نانوفناوری در تصفیه آب شامل: تصفیه و پاکسازی )حذف کامل یا جزئی آلاینده‌ها(، نظارت بر آلودگی )استفاده از نانوسنسورها و تشخیص‌دهنده‌های ویژه(، جلوگیری از آلودگی.

نانومواد برای تصفیه آب و پساب

موادی که حداقل یک بعد آن‌ها کمتر از 100 نانومتر باشد، "نانومواد" نامیده می‌شوند. این مواد به دلیل ویژگی‌های وابسته به اندازه، در تصفیه آب و پساب کاربرد دارند. نانوفناوری می‌تواند مشکلات فناوری حذف ناخالصی‌ها را حل کند و به افراد در کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه دسترسی به آب آشامیدنی بدهد.

راکتورهای زیستی غشایی برای تصفیه آب

راکتورهای زیستی غشایی (Membrane Bioreactors) ترکیبی از فرآیندهای بیولوژیکی و فیزیکی هستند که به طور گسترده در تصفیه پساب‌ها استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها با ترکیب فیلتراسیون غشایی و فرآیندهای بیولوژیکی، کارایی بالایی در حذف آلاینده‌ها دارند و به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های تصفیه آب و پساب شناخته می‌شوند.

ابزارهای مختلف هوش مصنوعی برای تصفیه آب

شبکه‌های عصبی مصنوعی به دلیل توانایی یادگیری و مدیریت داده‌های پیچیده غیرخطی، بیشترین توجه را در حوزه تصفیه آب به خود جلب کرده‌اند. این شبکه‌ها قادرند عملکرد سیستم را بر اساس داده‌های آزمایشی پیش‌بینی کنند و بهینه‌سازی فرآیندها را تسهیل نمایند. مزایا: پیش‌بینی دقیق عملکرد سیستم، کاهش هزینه‌های عملیاتی و انرژی، افزایش کارایی در حذف آلاینده‌ها.

نانوحباب‌ها در تصفیه آب

نانوحباب‌ها (Nanobubbles) و میکروحباب‌ها (Microbubbles) به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در سال‌های اخیر به عنوان یکی از فناوری‌های نوین در حوزه تصفیه آب مورد توجه قرار گرفته‌اند. این حباب‌ها که قطر آن‌ها در محدوده نانومتر تا میکرومتر است، به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خاص، کاربردهای گسترده‌ای در تصفیه آب و پساب دارند. نانوحباب‌ها و میکروحباب‌ها به دلیل اندازه کوچک، پتانسیل بالای زتا، زمان ماندگاری طولانی و سطح ویژه بالا، در تصفیه آب کاربرد دارند.  

سید علی معاشری

کارشناس تعرفه و بررسی های اقتصادی