تأمین آب آشامیدنی در خشک‌ترین مکان روی زمین

غزال زیاری: صحرای آتاکاما در شمال شیلی، در سایه کوه‌های آند قرار دارد و باوجودی که با اقیانوس آرام هم‌مرز است، جریان سرد مداومی به نام جریان هومبولت، سطح رطوبت هوا را در این منطقه نسبتاً پایین نگه می‌دارد.

در آسمان صحرای آتاکاما گرچه ابرها تشکیل می‌شوند، اما به‌سرعت از بین می‌روند و درنتیجه به‌ندرت و به میزان بسیار کمی شاهد بارش باران در این منطقه هستیم که به‌طور متوسط در برخی نقاط، چند میلی‌متر در سال است؛ در دیگر بخش‌های این صحرا، ایستگاه‌های هواشناسی چندین دهه است که هیچ بارندگی‌ای را ثبت نکرده‌اند.

با نادیده گرفتن تعداد انگشت‌شماری از دره‌های قطب جنوب، آتاکاما خشک‌ترین مکان روی زمین است. حجم مناظر شنی، صخره‌های بلند و میزان نمک در این منطقه آن‌قدر زیاد است که محققان از صحرای آتاکاما به‌عنوان نماینده مریخ روی کره زمین یاد می‌کنند.

صحرایی خشک ولی مسکونی

باوجوداین شرایط سخت، زندگی در این منطقه جریان دارد و شهرهای کم‌جمعیت و شهرک‌های ساحلی در آتاکاما دیده می‌شوند. ایکیکه، پایتخت منطقه‌ای که در کنار اقیانوس واقع‌شده، جمعیتی ۲۳۰ هزارنفری دارد و در نزدیکی این منطقه، شهر آلتو اوسپیسیو در در حال رشد است که حالا جمعیتش به بیش از ۱۴۰ هزار نفر رسیده. این در حالی است که تا سال ۲۰۱۲ کمتر از ۱۰۰ هزار نفر در آنجا زندگی می‌کردند و دلیلش هم رونق معدن لیتیوم در منطقه است.

مسئله تأمین آب آشامیدنی این افراد، حالا مسئله‌ای بزرگ است. آب شیرین این افراد از یک سفره زیرزمینی تأمین می‌شود که تقریباً ده هزار سال است که عملاً با بارندگی خاصی مواجه نبوده و حالا این سفره زیرزمینی در حال خشک شدن است. گرچه کارخانه‌های نمک‌زدایی که نمک را از آب اقیانوس‌ها حذف می‌کنند، بخشی از نیاز آب مردم منطقه را تامین می‌کنند؛ اما این کارخانه‌ها نیز برای شهرهای کم‌درآمد منطقه بسیار پرهزینه و انرژی‌بر هستند و بیشتر آب تأمین‌شده توسط این کارخانه‌ها در اختیار عملیات استخراج معادن قرار می‌گیرند و نه مردم.

تأمین آب برای مردمان آتاکاما

به همین رو، ارائه یک منبع آب جایگزین ارزان می‌تواند به حل بحران آب در این منطقه کمک کند. آن هم از طریق آبی که در نمای آشکار پنهان‌شده است. تأمین آب و برداشت از مه، روشی پایدار و ساده برای جمع‌آوری رطوبت از ابرهای کم ارتفاع است. گرچه این روش مدت‌هاست در سراسر جهان در مناطق روستایی و با جمعیت چند صدنفری استفاده می‌شود، اما مطالعات جدید حاکی از آن است که می‌توان از این روش در مقیاس بسیار بزرگ‌تری نیز بهره برد.

طبق گزارش منتشرشده در یک ژورنال علمی، برداشت مه می‌تواند نیازهای سکونتگاه‌های غیررسمی آلتو اوسپیسیو را برآورده کرده و در طول هفته حدود سیصد هزار لیتر برای ده هزار ساکن منطقه تأمین کند. این افراد در حال حاضر از آب سفره زیرزمینی در حال خشک شدن استفاده می‌کنند که به‌جای لوله، از طریق کامیون به آن‌ها تحویل داده می‌شود و علاوه بر هزینه بالا، با محدودیت‌های دسترسی همراه است. از همین رو برداشت مه، فرصت ایده‌آلی برای این افراد است که علاوه بر تأمین آب آشامیدنی، در آبیاری فضاهای سبز و تأمین سوخت کشاورزی هیدروپونیک که به مردم منبع ارزانی از غذای تازه و کشت‌شده محلی را ارائه می‌دهد، مورداستفاده قرار می‌گیرد.

ویرجینیا کارتر، جغرافی‌دان و استادیار دانشگاه شیلی و نویسنده اصلی مطالعه دراین‌باره گفت: «این آب به‌تنهایی شهر را نجات نخواهد داد؛ اما مه منبعی است که می‌تواند تفاوت‌های واقعی را رقم بزند و کمک‌حال باشد. به‌خصوص در شرایطی که آلتو اوسپیسیو در حال رشد است و تغییرات آب و هوایی باعث ضعیف‌تر شدن منابع آب موجود شده است، این موضوع اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.»

سیستمی ارزان‌ ولی ساده برای تبدیل مه به آب

تکنولوژی موردنیاز برای برداشت مه، آن‌قدرها سخت و پیچیده نیست و به یک توری پلاستیکی ظریف، مثل چیزی که برای سایه‌اندازی روی درختان استفاده می‌شود نیاز است که روی دو قطب نگهدارنده چند متری در هوا نصب می‌شوند. یک ناودان هم در زیر توری قرار می‌گیرد که رطوبت متراکم شده روی پنل را به یک ظرف ذخیره‌سازی هدایت می‌کند؛ درنتیجه به‌راحتی می‌توان این آب را جمع کرد؛ هرچه از پنل ها و سطح توری بیشتری استفاده شود، آب بیشتری برداشت خواهد شد.

برخلاف سفره آبی زیر آتاکاما، آب مه یک منبع بالقوه تجدیدپذیر است. چراکه معمولاً ابرهای کم ارتفاع از اقیانوس آرام بیرون می‌آیند و به سمت خشکی حرکت می‌کنند. در شرایط عادی و با افزایش دما، این رطوبت در هوای خشک تبخیر می‌شود؛ اما با نصب این توری‌ها، مه فقط به شکل ظاهری از دست می‌رود و در عوض، آب شیرین ارزشمندی را برای مردم فراهم خواهد شد.

کارتر و همکارانش برای اثبات میزان ارزشمند بودن تکنولوژی برداشت مه، اندازه‌گیری‌های رصدی یک‌ساله‌ را با تصاویر ماهواره‌ای و مدل‌سازی ریاضی چرخه‌های مه منطقه ترکیب کردند. آن‌ها در ارتفاعات مختلف، دو ” توری جمع‌کننده استاندارد مه ” یک مترمربعی را به همراه یک ایستگاه هواشناسی برای کنترل رطوبت هوا، دما، سرعت باد و سایر متغیرها راه‌اندازی کردند و درعین‌حال، برای ترسیم ارتفاع ریزدانه و تراکم مه در سراسر استان، از طریق سنجش‌ازدور وارد عمل شدند و درنهایت این داده‌ها و اطلاعات پروژه‌های جمع‌آوری مه موجود در یک مدل ریاضی را با هدف تخمین میزان مه در زمان‌های مختلف ترکیب کردند.

طبق جمع‌بندی محققان، این مه کاملاً فصلی است و از ماه می تا اکتبر (از زمستان تا بهار در نیمکره جنوبی) ظاهر می‌شود. این مه در ماه ژوئن در طول شب و صبح زود، به اوج خود می‌رسد و در ماه‌های گرم‌تر تا ظهر ناپدید می‌شود. براساس این مطالعه، در مناطق اطراف آلتو اوسپیسیو، جمع کننده‌های مه در طول فصل مه در هر مترمربع از توری، به‌طور متوسط ۲.۵ لیتر آب تولید می‌کنند.

با این نرخ، برای تولید ۳۰۰ هزار لیتر آب در هر هفته، به ۱۷ هزار مترمربع توری جمع کننده مه (کمی بیش از سه زمین فوتبال) نیاز خواهد بود. این همان حجم آبی است که در حال حاضر هر هفته با کامیون به ساکنان منطقه تحویل داده می‌شود. طبق گفته کارتر، این یک تخمین محافظه‌کارانه است و در مناطق خاصی ، پتانسیل مه بسیار بیشتر از میانگین است و روزانه، بیش از ۵ لیتر در هر متر توری جمع کننده مه تولید می‌شود. او توضیح داد که اگر جمع‌کننده‌های مه به‌صورت استراتژیکی قرار می‌گرفتند، تنها ۲۰۰ تا ۳۰۰ جمع کننده مه (که هرکدام حدود ۲۰ مترمربع را در برمی‌گیرد) می‌توانستند صدها هزار لیتر را حداقل برای نیمی از سال تأمین کنند. مخازن یا حوضچه‌های ذخیره مکمل نیز می‌توانند در طول سال، آب به‌دست‌آمده از مه را در یک منبع ذخیره کنند که این برای آن منطقه خشک و بایر، شبیه به یک رویاست.

پیاده‌سازی این طرح در ابعاد کوچک

اگر هدف اولیه پروژه که تأمین آب آشامیدنی برای بیش از ده هزار نفر است، بزرگ به نظر برسد، می‌توان با پروژه‌های آزمایشی کوچک‌تر، موفقیت این طرح را اثبات کرد.

طبق پیشنهاد کارتر و همکارانش، در گام اولیه می‌توان با سرمایه‌گذاری اولیه کمتر، از برداشت مه برای آبیاری پارک‌های عمومی یا تأمین آب مزارع هیدروپونیک استفاده کرد و برای این کار تنها به ۱۱۰ مترمربع توری نیاز خواهد بود. لازم به ذکر است که یک مترمربع توری جمع‌آوری مه می‌تواند در یک سال بیش از ۱۵ کیلوگرم سبزی در سال تولید کند.

برای تبدیل این رؤیا به واقعیت، باید اقدامات بیشتری انجام داد. دانشمندان در نظر دارند تا با اندازه‌گیری‌های بیشتر، تخمین‌های مدل خود را تأیید کنند تا بدین ترتیب بتوانند این جمع کننده‌های مه را در بهترین مکان‌های ممکن نصب کنند.

کارتر به‌علاوه امیدوار است تا با انجام آزمایش‌های بیشتر بر روی کیفیت آب برداشت‌شده، تعیین کنند که چه نوع تصفیه‌ای برای ایمن کردن این آب برای مصرف انسان لازم است. چراکه مه ممکن است حاوی ذرات اگزوز، باکتری‌ها و میکروپلاستیک‌ها باشد ؛ هرچند که آب تصفیه نشده حاصله را می‌توان در کشاورزی یا معدن مورداستفاده قرار داد.

کارتر و همکارانش قصد دارند بر اساس مدل خود، تا اواخر سال جاری میلادی نقشه‌ای از مه را با جزئیات در دسترس عموم قرار دهند: «این مطالعه، نمونه واضحی است که نشان می‌دهد دانش علمی چگونه می‌تواند به تصمیم‌گیری و سیاست‌های عمومی کمک کند. ما یک مشکل داریم: آب نداریم و شرایط در حال بدتر شدن است؛ اما برای این مشکل هم راه‌حل روی میز است: همین آب منتظر ماست و فقط به یک راه منطقی برای برداشت آن نیاز داریم.»

منبع: popsci

۵۸۳۲۱