با افزایش فشار بر منابع آب جهانی، دانشمندان، مهندسان و سیاست‌گذاران با چالش حیاتی یافتن منابع آب جایگزین مواجه هستند. آب شور - با سطوح شوری بین آب شیرین و آب دریا - به عنوان یک راه‌حل امیدوارکننده برای کمبود آب در سراسر جهان ظهور کرده است.

آب برای زندگی و توسعه اجتماعی اساسی است، اما رشد جمعیت، گسترش صنعتی و تغییرات آب و هوایی، کمبود آب جهانی را تشدید کرده است. پیش‌بینی‌های سازمان ملل متحد نشان می‌دهد که تقریباً نیمی از جمعیت جهان تا سال 2030 با کمبود آب مواجه خواهند شد. منابع آب شیرین سنتی - رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و آب‌های زیرزمینی - در حال تخلیه و آلودگی هستند که این بحران را تشدید می‌کند.

در حالی که نمک‌زدایی آب دریا به یک راه‌حل تثبیت‌شده در مناطق ساحلی تبدیل شده است، مناطق داخلی به منابع آب دریا دسترسی ندارند. آب شور، با شوری کمتر نسبت به آب دریا، یک جایگزین مناسب برای این مناطق ارائه می‌دهد.

آب شور معمولاً حاوی 1500 تا 20000 میلی‌گرم در لیتر مواد جامد محلول (TDS) است. این منبع در اشکال مختلف وجود دارد:

• منابع زیرزمینی: در زیر سفره‌های آب شیرین در بسیاری از مناطق یافت می‌شود
• آب سطحی: موجود در برخی از رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و تالاب‌ها
• فاضلاب صنعتی: تولید شده توسط فرآیندهای تولید مختلف
• رواناب کشاورزی: ناشی از شیوه‌های آبیاری

ترکیب آب شور بسته به مکان و فصل به طور قابل توجهی متفاوت است و نه تنها حاوی کلرید سدیم است، بلکه حاوی مواد معدنی مانند کلسیم، منیزیم و احتمالاً مقادیر کمی از فلزات سنگین یا عناصر رادیواکتیو است. این پیچیدگی نیازمند رویکردهای درمانی سفارشی است.

روش‌های نمک‌زدایی آب شور فعلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

فرآیندهای غشایی:

• اسمز معکوس (RO): متداول‌ترین روش، استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا تحت فشار بالا برای جدا کردن آب از نمک‌ها
• اولترافیلتراسیون (UF): اغلب به عنوان پیش‌تصفیه برای سیستم‌های RO استفاده می‌شود

روش‌های تقطیر:

• فلش چند مرحله‌ای (MSF): از محفظه‌های تبخیر متوالی استفاده می‌کند
• تقطیر چند اثره (MED): از مبدل‌های حرارتی آبشاری برای بهبود راندمان استفاده می‌کند

چالش‌ها: هزینه‌های بالا و نگرانی‌های زیست‌محیطی

نمک‌زدایی آب شور سنتی با موانع قابل توجهی مواجه است:

• نرخ بازیابی معمولاً از 50٪ تا 75٪ متغیر است و حجم زیادی از آب نمک غلیظ تولید می‌کند
• دفع آب نمک در صورت عدم مدیریت صحیح، خطرات زیست‌محیطی را به همراه دارد
• نیازهای انرژی بالا، هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد

پیشرفت‌های اخیر با هدف رسیدگی به این چالش‌ها انجام شده است:

• سیستم‌های RO پیشرفته: شامل طراحی‌های غشایی بهینه شده و ضد رسوب‌کننده‌های بهبود یافته برای افزایش نرخ بازیابی تا 5-10٪
• نظارت در زمان واقعی: استفاده از حسگرها برای ردیابی پتانسیل رسوب‌گذاری و بهینه‌سازی عملیات
• حذف انتخابی یون: پیش‌تصفیه هدفمند برای حذف مواد معدنی مشکل‌ساز
• سیستم‌های نسل بعدی: شامل پیکربندی‌های RO با راندمان بالا و متبلورکننده‌های تبخیری برای تخلیه صفر مایع

چندین منطقه پروژه‌های موفق نمک‌زدایی آب شور را اجرا کرده‌اند:

• تگزاس، ایالات متحده آمریکا: چندین کارخانه بزرگ آب آشامیدنی را تامین می‌کنند
• استرالیا: مناطق مستعد خشکسالی به نمک‌زدایی برای نیازهای شهری و کشاورزی متکی هستند
• خاورمیانه: استفاده فشرده از فناوری‌های نمک‌زدایی برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده

ابتکارات دولتی نقش مهمی در پیشبرد نمک‌زدایی آب شور از طریق بودجه تحقیقاتی، توسعه زیرساخت‌ها و چارچوب‌های نظارتی ایفا می‌کنند. با ادامه تکامل فناوری، نمک‌زدایی آب شور از یک اقدام اضطراری به یک راه‌حل مدیریت پایدار آب تبدیل می‌شود.

آینده نویدبخش کارخانه‌های نمک‌زدایی هوشمندتر و خودکارتر است که قادر به تنظیم کیفیت و تقاضای آب هستند. همزمان، تحقیقات در مورد ارزش‌افزایی آب نمک - استخراج مواد معدنی با ارزش از جریان‌های زباله - می‌تواند مسئولیت‌های زیست‌محیطی را به فرصت‌های اقتصادی تبدیل کند.

از طریق نوآوری و همکاری مستمر، نمک‌زدایی آب شور آماده است تا سهم قابل توجهی در امنیت آب جهانی داشته باشد و به اطمینان از دسترسی قابل اعتماد به این منبع حیاتی و در عین حال محافظت از اکوسیستم‌های آبی کمک کند.