تصفیه آب با نور خورشید چگونه کار میکند؟

آب، یکی از حیاتی‌ترین نیازهای بشر برای حیات و سلامت است. با این حال، دسترسی به آب سالم و پاک در بسیاری از مناطق جهان همچنان چالشی بزرگ به شمار می‌رود. آلودگی منابع آب به دلیل فعالیت‌های صنعتی، کشاورزی و عوامل طبیعی، میلیون‌ها نفر را در معرض بیماری‌های ناشی از آلودگی آب قرار داده است. در چنین شرایطی، روش‌های ساده، کم‌هزینه و پایدار برای تصفیه آب از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. یکی از این روش‌ها که در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته، تصفیه آب با نور خورشید است. این روش با بهره‌گیری از انرژی رایگان و فراوان خورشید، راهکاری مقرون‌به‌صرفه و سازگار با محیط‌زیست برای پالایش آب ارائه می‌دهد. در این مقاله، به بررسی جنبه‌های مختلف این روش، از جمله چگونگی عملکرد، اثربخشی، محدودیت‌ها و شرایط بهینه استفاده از آن پرداخته خواهد شد.

تصفیه آب با نور خورشید چیست؟

تصفیه آب با نور خورشید که به اختصار SODIS (Solar Water Disinfection) نیز نامیده می‌شود، فرایندی است که در آن از انرژی نور خورشید برای از بین بردن میکروب‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌های موجود در آب استفاده می‌شود. این روش به‌ویژه برای مناطقی که دسترسی به فناوری‌های پیشرفته تصفیه آب یا برق محدود است، طراحی شده است. در تصفیه آب با نور خورشید خانگی، افراد می‌توانند با استفاده از ابزارهای ساده مانند بطری‌های پلاستیکی شفاف و قرار دادن آن‌ها در معرض نور مستقیم خورشید، آب آشامیدنی سالم تولید کنند. این رویکرد به دلیل سادگی و عدم نیاز به مواد شیمیایی یا تجهیزات پیچیده، به‌عنوان یک راه‌حل پایدار در بسیاری از کشورهای در حال توسعه شناخته شده است.

تصفیه آب با نور خورشید چگونه کار می‌کند؟

تصفیه آب با نور خورشید چگونه کار می‌کند؟ این پرسش اساسی پاسخ ساده‌ای دارد که مبتنی بر دو مکانیزم اصلی است: اشعه ماورای بنفش (UV) و گرما. نور خورشید حاوی اشعه‌های ماورای بنفش نوع A (UV-A) است که قادر به نفوذ به داخل آب و آسیب رساندن به DNA میکروارگانیسم‌ها می‌باشد. این آسیب، توانایی تکثیر باکتری‌ها، ویروس‌ها و برخی انگل‌ها را مختل می‌کند و در نتیجه آن‌ها را غیرفعال می‌کند. علاوه بر این، گرمای تولیدشده توسط نور خورشید در بطری‌های آب، دمای آب را افزایش می‌دهد. هنگامی که دما به حدود 50 درجه سانتی‌گراد یا بیشتر می‌رسد، فرایند ضدعفونی تسریع می‌شود، زیرا گرما به‌طور مستقیم به غشای سلولی میکروب‌ها آسیب می‌رساند.

در عمل، تصفیه آب با نور خورشید چگونه است؟ ابتدا باید آب را در بطری‌های شفاف پلاستیکی یا شیشه‌ای ریخت. این بطری‌ها باید تمیز و ترجیحاً از جنس PET (پلی‌اتیلن ترفتالات) باشند، زیرا این ماده به خوبی نور UV را عبور می‌دهد. سپس بطری‌ها به مدت حداقل 6 ساعت در معرض نور مستقیم خورشید قرار می‌گیرند. در روزهای ابری، این زمان ممکن است به 2 روز افزایش یابد. تصفیه آب با نور خورشید از راه دور نیز امکان‌پذیر است، به این معنا که نیازی به حضور مداوم فرد نیست و تنها کافی است بطری‌ها در مکانی مناسب قرار گیرند.

مقاله پیشنهادی: آلودگی آب

ضدعفونی آب با نور خورشید چقدر مؤثر است؟

اثربخشی تصفیه آب با نور خورشید به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله شدت نور خورشید، مدت زمان قرار گرفتن در معرض نور، و میزان آلودگی اولیه آب. مطالعات علمی نشان داده‌اند که این روش می‌تواند تا 99.9 درصد باکتری‌های بیماری‌زا مانند اشریشیا کلی (E. coli)، ویروس‌هایی مانند روتاویروس، و برخی انگل‌ها مانند کریپتوسپوریدیوم را از بین ببرد. سازمان بهداشت جهانی (WHO) این روش را به‌عنوان یک راهکار مؤثر برای کاهش بیماری‌های منتقله از طریق آب، مانند اسهال، تأیید کرده است.

با این حال، اثربخشی این روش در شرایط ایده‌آل به حداکثر می‌رسد. برای مثال، در مناطقی با تابش خورشیدی شدید (مانند مناطق استوایی)، نتایج بهتری نسبت به مناطق معتدل یا ابری مشاهده می‌شود. همچنین، تصفیه آب با نور خورشید خانگی معمولاً برای مقادیر کم آب (1 تا 2 لیتر در هر بطری) مناسب است و نمی‌توان آن را برای تصفیه حجم‌های بزرگ به‌صورت هم‌زمان به کار برد.

محدودیت‌های ضدعفونی آب با نور خورشید

هرچند تصفیه آب با نور خورشید مزایای بسیاری دارد، اما محدودیت‌هایی نیز در استفاده از آن وجود دارد. یکی از مهم‌ترین محدودیت‌ها، وابستگی به شرایط آب‌وهوایی است. در روزهای ابری یا بارانی، شدت اشعه UV کاهش می‌یابد و زمان لازم برای ضدعفونی افزایش می‌یابد که ممکن است برای کاربران غیرعملی باشد. علاوه بر این، این روش تنها برای از بین بردن آلودگی‌های بیولوژیکی (مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها) مؤثر است و نمی‌تواند آلاینده‌های شیمیایی مانند فلزات سنگین، سموم کشاورزی یا مواد نفتی را حذف کند.

یکی دیگر از چالش‌ها، کیفیت آب اولیه است. اگر آب بیش از حد کدر یا حاوی ذرات معلق باشد، نور خورشید به سختی می‌تواند به عمق آب نفوذ کند و اثربخشی کاهش می‌یابد. همچنین، این روش برای تصفیه آب با نور خورشید از راه دور یا در مقیاس بزرگ، مانند تأمین آب یک روستا، کارایی محدودی دارد، زیرا به تعداد زیادی بطری و فضای کافی برای قرار گرفتن در معرض نور نیاز است.

مقاله پیشنهادی: تصفیه آب استخر

کدام آب برای ضدعفونی نور خورشید بهتر است؟

برای دستیابی به بهترین نتیجه در تصفیه آب با نور خورشید، انتخاب آب مناسب اهمیت زیادی دارد. آب مورد استفاده باید تا حد امکان شفاف و بدون کدورت باشد، زیرا ذرات معلق می‌توانند مانع نفوذ اشعه UV شوند. به همین دلیل، اگر آب از منبعی مانند رودخانه یا چاه جمع‌آوری شده و حاوی گل‌ولای است، توصیه می‌شود ابتدا آن را از طریق فیلتر پارچه‌ای یا روش‌های ساده ته‌نشینی صاف کنید.

آب باران یا آب چشمه معمولاً گزینه‌های مناسبی برای این روش هستند، زیرا اغلب کدورت کمتری دارند. همچنین، بهتر است از آب‌هایی که آلودگی شیمیایی بالایی دارند (مانند آب نزدیک کارخانه‌ها یا مزارع کشاورزی) استفاده نشود، زیرا همان‌طور که اشاره شد، تصفیه آب با نور خورشید تنها آلودگی‌های بیولوژیکی را هدف قرار می‌دهد. در نهایت، دمای اولیه آب نیز می‌تواند تأثیرگذار باشد؛ آب با دمای بالاتر (مانند آب ذخیره‌شده در محیط گرم) سریع‌تر به دمای ضدعفونی‌کننده می‌رسد.

پیشنهاد می‌کنیم مقاله تاریخچه تصفیه آب را مطالعه کنید.

سخن پایانی

تصفیه آب با نور خورشید، به‌عنوان یک روش ساده و کم‌هزینه، پتانسیل بالایی برای بهبود دسترسی به آب آشامیدنی سالم در مناطق محروم دارد. این روش با بهره‌گیری از انرژی تجدیدپذیر خورشید، نه‌تنها از نظر اقتصادی به‌صرفه است، بلکه اثرات زیست‌محیطی ناچیزی نیز به همراه دارد. با وجود محدودیت‌هایی مانند وابستگی به شرایط جوی و ناتوانی در حذف آلاینده‌های شیمیایی، تصفیه آب با نور خورشید چگونه کار می‌کند و چگونه می‌تواند به جوامع کمک کند، موضوعی است که همچنان مورد مطالعه و توسعه قرار دارد. برای خانوارهایی که به دنبال یک راه‌حل خانگی و قابل اعتماد هستند، تصفیه آب با نور خورشید خانگی می‌تواند گزینه‌ای ایده‌آل باشد، مشروط بر اینکه با آگاهی از شرایط بهینه و محدودیت‌های آن به کار گرفته شود. در جهانی که دسترسی به آب سالم همچنان یک چالش بزرگ است، چنین روش‌هایی می‌توانند گام‌های مؤثری در مسیر سلامت و پایداری بردارند.