تولید آب از هوا

تولید آب از هوا یکی از مهمترین و ارزشمندترین فناوری هایی است که به خصوص کشورهای پیشرفته دنیا، سعی در بروزرسانی، ارتقا و گسترش آن دارند. کمبود آب، یکی از مبرم ترین مشکلاتی است که بشر امروزی با آن مواجه است؛ به ویژه در مناطقی که معمولا دسترسی به آن دشوارتر می باشد. بر اساس مطالعه ای که توسط دانشگاه کمبریج منتشر شده است، تغییرات آب و هوایی همچنین باعث برخی از بدترین خشکسالی ها در اروپا در 2100 سال گذشته شده است.

در نتیجه، کشورهای غربی اکنون بیش از پیش به دنبال دستیابی به راه حلی مناسب و قطعی برای حل این مسئله هستند. البته که حل این مشکل، کاری نیست که بتوان آن را به راحتی یا یک شبه انجام داد، اما مبتکران و دانشمندان جدید امیدوار به یافتن راه حل های نوین هستند. بدون شک، یکی از این راه حل ها، تولید آب از هوا است.

تاریخچه تولید آب از هوا

همانطور که می دانید هوای موجود در اتمسفر از عناصر و مواد مختلفی تشکیل شده است که بخار آب نیز یکی از آن هاست. در هر شرایط جوی و دمایی، ممکن است آب منابع رطوبتی مانند دریاها، دریاچه ها و … در اثر حرارت، تبخیر شده و وارد هوا شود. این امر در مناطق گرمسیر و دارای آب و هوای شرجی و مرطوب تشدید می گردد؛ چراکه توانایی هوای گرم برای دریافت و حفظ رطوبت بسیار بالاست.

از گذشته تا کنون بسیاری از مردم و دانشمندان کوشیده اند تا با استفاده از روش ها و تکنولوژی های جدید، این بخار آب موجود در جو را به حالت مایع درآورده و از آن استفاده نمایند. تولید آب از هوا حتی ریشه در تاریخ باستان دارد؛ به عنوان مثال در دوران باستان برخی قبایل ساکن در نواحی کم باران، با استفاده از رطوبت شبنم و مه، آب آشامیدنی به دست می آوردند! این روش ها با وجود کم هزینه بودن، سازگاری با محیط زیست و عدم نیاز به مصرف بالای انرژی، بهره وری محدودی داشتند و چندان مفید واقع نمی شدند.

فناوری تولید آب از هوا

امروزه عمل تولید آب از هوا با به کار بردن دستگاه های پیشرفته و علم روز، به شکلی ارزان و آسان انجام می گیرد. نام علمی این فناوری AWG است که مخفف عبارت Atmospheric Water Generator می باشد.

فناوری تولید آب از هوا در نواحی دارای آب و هوای گرم و مرطوب، خصوصا در نزدیکی دریاها و در مناطق جنب حاره ای که با وجود دمای زیاد و رطوبت نسبی بالا، دسترسی به آب آشامیدنی محدود می باشد، برای مصارف خانگی و غیر خانگی، کاربردهای فراوانی دارد.

اهمیت تولید آب از هوا

همانطور که می دانید، تأمین آب در عصر حاضر یکی از بزرگترین دغدغه های دولت ها و آحاد مردم است؛ خصوصا در نواحی خشک و کم باران چون خاورمیانه که تهیه آب آشامیدنی و آب مورد نیاز برای فعالیت های گوناگون مانند کشاورزی، به امری مسئله ساز بدل می شود و در این شرایط، استفاده از تکنولوژی های مذکور، می تواند حلال بسیاری از مشکلات باشد.

در بسیاری از مناطق کشورمان ایران، مانند استان های جنوبی، با وجود دسترسی به منابع رطوبت و رطوبت مطلق و نسبی بالا، تحت تأثیر عوامل جوی و جغرافیایی، امکان تشکیل ابر و بارش وجود ندارد و در نتیجه، تأمین آب شیرین برای مصارف گوناگون، با مشکلات و دشواری های فراوانی همراه است.

تولید آب از هوا علاوه بر تأمین آب آشامیدنی، در زمینه های دیگر نیز کاربرد دارد. به عنوان مثال می توان آب مورد نیاز گیاهان در گلخانه ها را از این طریق به دست آورد و یا از آن برای آبیاری محصولات در مزارع کشاورزی استفاده نمود.

به علاوه، نکته حائز اهمیت دیگری که در خصوص این روش تولید آب وجود دارد، این است که این آب تولید شده از هوا، عموما به تصفیه فیزیکی احتیاجی ندارد! از این رو در مواردی که امکان ایجاد زیرساخت و تجهیزات مناسب برای تصفیه فیزیکی آب وجود ندارد، این فناوری کاملا کاربردی و مفید خواهد بود.

اگر علاقه دارید در رابطه با تجهیزات تصفیه آب، به خصوص تجهیزات مربوط به استخرها و مجموعه های آبی، اطلاعات جامعی کسب نمایید، پیشنهاد می شود مقاله مربوط به تجهیزات استخر را در وبسایت اطلس موج آبتین، مطالعه نمایید.

روش های تولید آب از هوا

در حال حاضر دو شیوه کلی برای تولید آب از هوا مورد استفاده قرار می گیرد: تراکم سرمایشی هوا و رطوبت گیری آن. به علاوه، روش هایی فرعی برای تولید آب از رطوبت هوا وجود دارد که در اینجا به معرفی و بررسی تمامی این روش های اصلی و فرعی می پردازیم.

تراکم سرمایشی

به طور کلی سرما سبب افزایش تراکم مواد خواهد شد و در مورد هوا، سرمای بیشتر، توان حفظ رطوبت را  کاهش می دهد. به همین خاطر است که رطوبت مطلق در نواحی گرمسیر بیشتر است و به طور کلی، این رطوبت در ارتفاع بالا از دست رفته و به باران تبدیل می شود.

در این شیوه نیز با کاهش دمای هوای مرطوب، بخار آب مورد نظر نمی تواند در میان مولکول های هوا باقی بماند و به صورت مایع، از آن جدا می شود.

عمل فوق به این صورت انجام می شود که هوای مرطوب به محفظه ای خاص وارد شده و از میان لوله هایی مارپیچ (کویل) می گذرد. درون این لوله ها ماده ی سرد کننده یا هوای سرد جریان دارد که دمای آن به طور مداوم توسط کمپرسور و فن های خنک کننده کنترل می گردد. هوا در اثر تماس با این لوله ها، دچار کاهش دما می شود، تا جایی که به نقطه ی شبنم برسد و دیگر نتواند رطوبت خود را حفظ نماید. با سرد شدن هوا، رطوبت موجود در آن به طور قطره ای از دست می رود و وارد مخزن دیگری می شود.

این قطرات به صورت حجم زیادی از آب جمع آوری شده و سپس به بخشی دیگر منتقل می گردند تا با استفاده از روش هایی نظیر بکارگیری دستگاه UV، تصفیه و ضدعفونی شده و باکتری های موجود در آن ها از بین برود.

جهت کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با لامپ UV و روش کار این سیستم گندزدایی آب، پیشنهاد می شود مقاله مربوط به دستگاه UV استخر را در وبسایت اطلس موج آبتین، مطالعه نمایید.

این روش که بسیار رایج و کاربردی است، با توجه به شرایط می تواند به صرفه یا هزینه بر باشد. در موقعیتی که رطوبت نسبی هوا به طور میانگین بالا و بیشتر از 35 درصد است، این دستگاه تولید آب از هوا، حجم گسترده ای از آب را تولید نموده و هزینه و انرژی صرف شده برای آن به صرفه خواهد بود. اما در غیر این صورت، بهتر است از شیوه هایی دیگر برای تأمین آب استفاده گردد.

استفاده از مواد نیمه رسانا

 شیوه مشابه دیگری نیز برای جمع آوری رطوبت موجود در هوا از طریق سرمایش وجود دارد؛ در این شیوه، آب درون محیطی تشکیل شده از مواد نیمه رسانا قرار می گیرد. به این صورت که یک سمت آن سرد و سمت دیگر آن گرم باشد. توجه داشته باشید که به علت خاصیت نیمه رسانایی، این حرارت به طور کامل منتقل نخواهد شد. بنابراین آب با ورود از ناحیه سرد، کم کم دمای خود را از دست داده و رطوبت موجود در آن نیز به صورت قطره ای جدا می شود و به قسمت گرم می رود تا مجددا دمای آن تنظیم گردد.

این روش به نسبت پرهزینه تر است و انرژی بیشتری نیز مصرف می کند.

تولید آب از هوا به روش تهویه مطبوع

از آنجایی که دستگاه های خنک کننده یا تهویه هوا سبب کاهش دما می شوند، بر قابلیت حفظ رطوبت هوا نیز تأثیر می گذارند؛ به طوری که هوای خارج شده از این مخازن، اغلب خشک تر از حالت معمول هستند. در نتیجه، میزانی از رطوبت هوا به صورت قطرات آب از آن جدا شده و توسط مجراهایی به بیرون از سیستم هدایت می شوند.

لازم به ذکر است که این عمل به قصد تولید آب انجام نمی گیرد و صرفا نتیجه طبیعی فرآیند فوق می باشد. اما می توان آب به دست آمده از آن را به جای دور ریختن، در فعالیت های مختلفی نظیر باغبانی و… به کار برد.

تولید آب از رطوبت هوا

به طور کلی محلول آب نمک می تواند حجم قابل توجهی از رطوبت موجود در هوا را از آن جدا کرده و به خود جذب نماید. در نتیجه، با قرار دادن حجم زیادی از این محلول در هوای آزاد و در معرض هوای مرطوب، می توان به طور تدریجی، از هوا آب به دست آورد.

آب جذب شده توسط محلول آب نمک با روش هایی متعدد، تصفیه شده و از آن جدا می شود و محلول اصلی، مجددا وارد مخزن می شود تا جذب رطوبت را ادامه دهد.

دستگاه های تولید آب از رطوبت هوا نخستین بار در ارتش و نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار گرفتند و با توجه به تجربه آن ها، می توان این شیوه را برای به کار بردن در کشتی ها و ناوها مناسب دانست.

تولید آب از هوا با انرژی خورشیدی

شرکت Source با هدف بهبود دسترسی مردم به آب آشامیدنی، نوعی پنل خورشیدی به نام هیدروپنل تولید نموده است که با جذب رطوبت هوا توسط ذرات جامد و سپس تبخیر مجدد آن با کمک انرژی خورشیدی و انجام میعان، از هوای مرطوب، آب تولید می کند.

هیدروپنل های شرکت Source با تصفیه آب و حرکت دادن آن از میان مخازن حاوی مواد مغذی و معدنی، کیفیت آب آشامیدنی را افزایش می دهند.

این دستگاه تولید آب از هوا که قابلیت نصب به روی پشت بام خانه ها و استفاده شخصی را نیز داراست، در عین کاربردی بودن، بسیار گران است و به همین علت از سوی مصرف کنندگان چندان با استقبال مواجه نشده است.

دستگاه تولید آب از هوا

یکی از مبتکران و فعالان به نام در حوزه تولید آب از هوا، مهندس 82 ساله اسپانیایی، به نام Enrique Veiga است؛ این مهندس اسپانیایی، دستگاهی اختراع کرد که می تواند آب آشامیدنی را با استخراج آب از هوا تولید کند. دستگاه او برای مناطقی که دارای اقلیمی خشک می باشند، بسیار ارزشمند خواهد بود.

انریکه ویگا، مهندس 82 ساله، در گفتگو با یکی از خبرگزاری ها، عنوان کرده است: “هدف رسیدن به مکان‌هایی مانند کمپ‌های پناهندگان است که در آن، آب کافی برای نوشیدن وجود ندارد.”

ویگا دستگاه استخراج آب آشامیدنی را در دهه 1990 برای مبارزه با خشکسالی در جنوب اسپانیا اختراع کرد، اما در آن زمان، دستگاه نمی توانست دمای 40 درجه سانتیگراد را تحمل کند و فقط با رطوبت زیر 8 درصد کار می کرد.

شرکت این مهندس اسپانیایی که Aquaer نام دارد، برای ساخت این دستگاه تولید آب از هوا راه اندازی شده است. در حال حاضر آب آشامیدنی را در برخی از مناطق نامیبیا و در یک اردوگاه پناهندگان در لبنان تامین می کند.

ویگا نقل می کند: “در روستاهایی که در نامیبیا از این تکنولوژی استفاده کردیم، مردم با دیدن آن، کاملا شگفت زده و متعجب شده بودند. ذهن آن ها در آن زمان، گنجایش درک تکنولوژی فوق را نداشت. آن ها با تعجب می پرسیدند که دستگاه، آب را از کجا می آورد!”

دستگاه تولید آب از هوا ویگا

دستگاه تولید آب از هوای ویگا می تواند بین 50 تا 75 لیتر آب در روز تولید کند. به دلیل ابعاد کوچکی که دارد، می توان آن را روی گاری نیز حمل کرد! از سوی دیگر، نسخه‌های بزرگ‌تر این دستگاه، می‌توانند تا 5000 لیتر در روز آب تولید کنند.

این دستگاه، با خنک کردن هوا تا حد متراکم شدن کار می کند و آن را به آب تبدیل می کند تا آماده جمع آوری شود. این همان سیستمی است که در کولر گازی، تراکم ایجاد می کند.

مزیت دیگر این است که دستگاه می تواند در شرایط شدیدتر کار کند؛ این دستگاه تولید آب از هوا می تواند در دمای حداکثر 104 درجه فارنهایت و رطوبت بین 10٪ تا 15٪ کار کند.

این مزیت دستگاه، همراه با اندازه کوچک آن، کار با دستگاه را آسان می کند و در کشورهایی که دارای آب و هوای گرم هستند، بسیار کاربردی و مفید واقع می شود.

ویگا می‌گوید: «ایده ما نه تنها ساختن وسیله‌ای مؤثر است، بلکه برای افرادی که مجبورند کیلومترها پیاده‌روی کنند تا آب یا چاه حفر کنند، مفید باشد.»

این مهندس متولد گالیسیا، سازمان غیرانتفاعی Water Inception را تأسیس کرده است تا بتواند دستگاه تولید آب از هوا را به کمپ های پناهندگان و سایر نقاط جهان ببرد.

سوالات متداول

روش های تولید آب از هوا کدام اند؟

متداول ترین روش های تولید آب از هوا، دو روش تراکم سرمایشی و رطوبت گیری هوا هستند. به علاوه، روش های دیگری، نظیر روش تهویه مطبوع، روش استفاده از مواد نیمه رسانا و روش استفاده از هیدروپنل (انرژی خورشیدی) نیز برای این کار وجود دارند.

بهترین دستگاه تولید آب از هوا کدام است؟

دستگاه تولید آب از هوا تولید شرکت Aquaer، معروف به دستگاه ویگا، بهترین دستگاه تولید آب از هوا است که می تواند بین ۵۰ تا ۷۵ لیتر آب در روز تولید کند. که این مقدار در نسخه های بزرگتر دستگاه، به 5000 لیتر نیز می رسد.

تولید آب از هوا چه فایده ای دارد؟

تولید آب از هوا، یکی از بهترین راه های مقابله با بحران کمبود آب، به ویژه در مناطق خشک و کم باران است.