آب شیرین در جهان در حال تمام شدن است. سالانه، دو میلیون نفر به دلیل کمبود آب آشامیدنی سالم جان خود را از دست می دهند. دانشمندان بر اساس برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد، تخمین زده اند که در حدود 15 سال آینده نصف جمعیت کنونی دنیا در مناطقی که عاری از آب آشامیدنی است، زندگی خواهند کرد. در دنیایی که منابع طبیعی روز به روز بیشتر از بین می روند و رو به نابودی هستند، تصفیه و بازیافت فاضلاب یک اولویت مهم و حیاتی محسوب میشود.
آدام اسمیت[1]، استادیار دپارتمان مهندسی عمران و محیط زیست سانی آستانی[2] در دانشکده مهندسی USC Viterbi، با در نظر گرفتن اکولوژی جهانی، می‌خواهد روش‌هایی کارآمد و پایدار برای تصفیه آب ایجاد کند. او در حال بررسی استفاده از میکروارگانیزم ها برای تصفیه آب، با تمرکز بر بازیابی منابع از فاضلاب است. پروفسور اسمیت که در پاییز سال 2021 به دانشگاه USC Viterbi پیوسته، در گفتگویی بیان کرد: “هدف تحقیق من توسعه ی بیوتکنولوژی های زیست محیطی است با هدف تصفیه فاضلاب که در کنار آن بتوانیم منابعی مانند انرژی و مواد مغذی نیز تولید کنیم و فاضلاب تصفیه شده را نیز برای استفاده مجدد، وارد چرخه ی آبی طبیعت کنیم.”
آغاز مسیر بازیافت
دانشمندان سال هاست می دانند که می توان از میکروارگانیزم ها برای تصفیه فاضلاب استفاده کرد. با این حال، فرآیندهای فعلی تصفیه فاضلاب هوازی هستند، به این معنی که میکروب ها از اکسیژن برای تجزیه مواد آلی استفاده می کنند. در همین رابطه پروفسور اسمیت معتقد است که: ” فرآیندهای هوازی ما را ملزم میکند که به طور مداوم اکسیژن را به سیستم پمپاژ کنیم؛ این، انرژی زیادی مصرف می کند که ما هرگز آن را بازیابی نمی کنیم.” او امیدوار است فرآیندهای هوازی را با فرآیندهای بیهوازی جایگزین کند که در آن میکروب ها به اکسیژن نیاز ندارند. فرآیندهای بی هوازی نیاز به انرژی کمتری دارند و همچنین میتوانند انرژی تولید کنند. وی با بیان اینکه برخی میکروارگانیزم ها قادر به تبدیل مواد آلی به متان یا همان گاز طبیعی هستند، تصریح کرد: ” ما در حال طراحی سیستم‌هایی هستیم که در آنها می‌توانیم این میکروارگانیزم ها را برای مصرف مواد آلی موجود در فاضلاب و تولید گاز متان مهار کنیم و سپس آن را جمع آوری کرده و به انرژی تبدیل کنیم. این رویکرد به جامعه اجازه میدهد تا مقداری انرژی را به شبکه برق برگرداند و این امر در حالی است که هزینه های تصفیه فاضلاب را کاهش میدهد.
توسعه ی پروژه
پروژهی پروفسور اسمیت در مورد تبدیل فاضلاب به انرژی در حقیقت ادامه ی تحقیقات وی در دانشگاه میشیگان بوده که در سال 2014 مدرک دکتری خود را از آنجا اخذ کرده است. با این حال، او قصد دارد این کار را در USC[3] پیش ببرد و در حال حاضر علاوه بر تکنولوژی های بیهوازی، سیستم هایی را مطالعه میکند که در آن میکروارگانیزم های خاص میتوانند مواد آلی درون فاضلاب را مصرف کنند و به جای گاز متان، مستقیماً برق تولید کنند. در نهایت از این الکتریسیته میتوان برای تامین انرژی سیستم نیز استفاده کرد. پروفسور اسمیت با بیان اینکه انتشار گاز متان حاصل از فرآیند تصفیه میتواند منجر به افزایش گازهای گلخانه ای شود، تاکید کرد: ” برای جلوگیری از این خطر و بازیابی انرژی اضافی، سلول‌های سوختی میکروبی، که مدت‌هاست به عنوان رقیب فرآیندهای بیهوازی تلقی می‌شوند، میتوانند به عنوان یک فناوری سازگار در ادامه ی فرآیند بیهوازی مورد استفاده قرار گیرند. این پروژه یکی از اولین کارهایی بود که امکان پذیری تصفیه فاضلاب خانگی با استانداردهای سختگیرانه زیست محیطی را همزمان با تولید انرژی در دماهای پایین نشان داد.
به گفته ی پروفسور لوتگارد راسکین[4]، استاد راهنمای پروفسور اسمیت در مقطع دکتری و رئیس دپارتمان مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه میشیگان، این تحقیقات در مورد تصفیه فاضلاب خانگی در دماهای پایین از یک ایده حاشیه ای به تکنولوژی قابل اتکایی در جامعه مهندسی محیط زیست تبدیل شده و صاحبان صنعت نیز آن را پذیرفته و برای پروژه های خود انتخاب میکنند.
دنیایی از احتمالات
حتی اگر تحقیقات پروفسور اسمیت هنوز بسیار تجربی و ابتدایی باشد، می تواند موجب تغییر بزرگ و با اهمیتی در زندگی میلیونها نفر شود. به گفته ی او توسعه ی یک سیستم تصفیه آب خودکفا که انرژی فرآیند تصفیه را نیز خودش تأمین کند، میتواند آب آشامیدنی پاک را در مناطقی که در حال حاضر فاقد زیرساخت های آبی مناسبی هستند، در دسترس قرار دهد.
به گفته ی لوسیو سویبلمن[5]، رئیس دپارتمان سانی آستانی، دسترسی به آب پاکیزه موضوعی ضروری و لازم است، اما کشورهای زیادی در جهان وجود دارند که تصفیه فاضلاب در آنها به هیچ عنوان مطرح نیست، و پروفسور اسمیت در تلاش است تا شرایطی برای تغییر این رویکرد فراهم کند.
Resources :
https://news.usc.edu/80343/two-for-one-recycling-water-and-recovering-energy
[1] Adam Smith
[2] Sonny Astani
[3] University of Southern California
[4] Lutgarde Raskin
[5] Lucio Soibelman
