راه‌حل‌های ابتکاری برای مقابله با کمبود آب در کشورها

به گزارش ایمنا، تنش‌های آبی در جهان همچنان یکی از نگرانی‌های مسئولان است و بر اساس گزارش سازمان ملل، شرایط مناسبی برای دستیابی به هدف «آب پاک و بهداشت برای همه» تا سال ۲۰۳۰ مهیا نیست. حدود ۲.۳ میلیارد نفر در کشورهایی زندگی می‌کنند که دارای تنش‌های آبی هستند و از این تعداد ۷۳۳ میلیون نفر در کشورهایی با شرایط بحرانی زندگی می‌کنند.

انتظار می‌رود که کمبود آب در دهه‌های آینده به‌دلیل افزایش جمعیت، افزایش مصرف آب و تغییرات آب‌وهوایی افزایش یابد. تحقیقات اخیر مؤسسه منابع جهان (WRI) نشان داده است که تا سال ۲۰۴۰ احتمالاً ۳۳ کشور با بحران شدید کم‌آبی مواجه خواهند شد. فناوری و نوآوری کلید پرداختن به این موضوع جدی است و شهرهای سراسر جهان در حال یافتن و اجرای راه‌حل‌های ایمن و پایدار برای حل این معضل هستند که در ادامه به آنها اشاره می‌شود.

انتقال آب آشامیدنی به مناطق نیازمند

انتقال آب یکی از ساده‌ترین و سریع‌ترین راه‌حل‌های کوتاه‌مدت برای مقابله با کمبود آب در مناطق دچار خشکسالی است. این اقدام یک راه‌حل پرهزینه است و برای طولانی‌مدت کاربرد ندارد اما به هر حال می‌تواند راه نجاتی برای گروه‌های نیازمند باشد.

برای توزیع آب زیرزمینی باید در نقاط پر پتانسیل حفاری کرد که برای این کار به تجزیه و تحلیل منابع آب زیرزمینی و ساختار خاک و سنگ نیاز است. در مناطقی که شبکه برق مناسبی وجود ندارد، راه‌حل‌هایی مانند پمپ‌های آب خورشیدی یک راه‌حل اقتصادی و سازگار با محیط‌زیست است که از مطمئن‌ترین منبع یعنی نور خورشید استفاده می‌کند.

حفاظت یا بهبود کیفیت آب موجود

بهترین سناریو این است که یک چشمه طبیعی در هر جامعه وجود داشته باشد که در این صورت نیاز است اقدامات لازم برای محافظت از این منبع آب و ارتقای کیفیت آن فراهم شود. سازه‌های حفاظتی می‌توانند زمین‌های بالای منبع آب و اطراف آن را از مداخله و آلودگی‌های انسانی و حیوانی دور نگه دارد.

در شرایطی که منبع آب غیرآشامیدنی در یک منطقه وجود داشته باشد، لازم است شرایط لازم برای تصفیه و بهبود کیفیت آب ایجاد شود. برای مثال، آب دریا را می‌توان از طریق دستگاه‌های قابل‌حمل نمک‌زدایی کرد. قرص‌های تصفیه آب و روش‌های دیگر نیز برای از بین بردن میکروارگانیسم‌ها و پاتوژن‌هایی که باعث حصبه، وبا و سایر بیماری‌های منتقله از راه آب می‌شوند، راه مناسبی است.

جمع‌آوری و ذخیره آب باران

یکی از کم‌هزینه‌ترین راه‌حل‌ها برای مقابله با کم‌آبی در مناطقی که بارندگی کافی دارند، جمع‌آوری و ذخیره آب باران است. یک سیستم برداشت آب باران، یک حوضه مشخص را برای جمع‌آوری باران هنگام بارندگی فراهم می‌کند و آب ذخیره‌شده در این حوضه طی اقدامات پاکسازی و تصفیه برای مصرف آماده می‌شود.

ممکن است این روش، گزینه ایده‌آل برای نیازهای آب آشامیدنی نباشد، اما یک پشتیبان عالی برای کشاورزی، دامداری، مدارس و بیمارستان‌ها است. به علاوه، جمع‌آوری آب باران معمولاً به فناوری پیشرفته‌ای برای نگهداری نیاز ندارد و مدیریت آن برای جوامع آسان است.

افزایش انعطاف‌پذیری در برابر حوادث اقلیمی

تغییرات اقلیمی با سرعت رو به افزایش هستند و اثرات نامطلوبی همچون کمبود آب برجای می‌گذارند، به‌ازای هر یک درجه سانتیگراد افزایش دما، ۵۰۰ میلیون نفر با کاهش ۲۰ درصدی منابع آب مواجه خواهند شد. در این شرایط راه‌حل مناسب، افزایش انعطاف‌پذیری اقلیمی است که از منابع آبی در مواجهه با شرایط اضطراری محافظت می‌کند و شامل آبخیزداری، درختکاری و احیای مناطقی که جنگل زدایی شده‌اند، حفظ خاک و آب و احیای اراضی می‌شود.

راهکارهای گفته‌شده مربوط به مناطقی است که در خطر کم‌آبی هستند، با این حال نظارت و محافظت از آب یک مسئولیت جهانی است و به کمک همه جوامع در جهان نیاز دارد چراکه خطرات آینده برای کمبود آب محدود به کشورهای کم‌درآمد یا نواحی اطراف استوا نیست.

در ابعاد شخصی می‌توان به اقداماتی همچون دوش گرفتن کوتاه‌تر، رفع نشتی در شیرآلات منازل، آبیاری هوشمند برای باغچه‌ها و مزارع و حتی تغییر عادات غذایی اشاره کرد که می‌تواند بر میزان مصرف آب در کشاورزی تأثیر بگذارد. در ابعاد وسیع‌تر نیز می‌توان به استفاده از پوشش‌های مناسب برای نگهداشتن طولانی‌تر آب در سطح زمین و محافظت از آن در برابر تبخیر اشاره کرد.

کاهش آلاینده‌های منابع آب

شورای دفاع از منابع طبیعی تخمین می‌زند که ۸۰ درصد از فاضلاب جهان بدون تصفیه به اکوسیستم تخلیه می‌شود و نیاز است که دولت‌ها برای پایان دادن به این روند تخلیه فاضلاب به‌ویژه فاضلاب‌های صنعتی و بیمارستانی و سایر آلاینده‌های آب آشامیدنی اقدامات اساسی انجام دهند. کارخانجاتی که در کشورهای پردرآمد مستقر هستند اما فعالیت‌های تولیدی خود را به کشورهای کم‌درآمد واگذار می‌کنند، نقش بسیاری در ایجاد این نوع آلودگی دارند و باید همکاری لازم را با دولت‌ها برای کنترل فعالیت‌های آلاینده انجام دهند.

سالانه تقریباً یک میلیارد نفر به‌دلیل آلودگی آب جان خود را از دست می‌دهند و اقداماتی که تخلیه فاضلاب را ممنوع و محدود می‌کند تأثیر بسزایی در نجات جان انسان‌ها دارد.

ایجاد ظرفیت‌های محلی، ملی و بین‌المللی

بسیاری از کشورها زیرساخت‌های دولتی یا ظرفیت کافی برای ارائه خدمات مؤثر در زمینه بهداشت و تأمین آب پاک ندارند، سرمایه‌گذاری در بخش‌های محلی و ملی برای تقویت ظرفیت آنها راهکاری مناسب برای اطمینان از برخورداری شهروندان از آب پاک و دسترسی به سایر ملزومات بهداشتی و سلامتی است. در سال ۲۰۲۱، بخش آب سازمان ملل ۱۰۷ کشور را شناسایی کرد که در مسیر مدیریت پایدار منابع آبی تا سال ۲۰۳۰ قرار ندارند و برای دستیابی به این هدف، باید به برنامه‌های فعلی خود سرعت ببخشند.

سرمایه‌گذاری در حوزه محافظت و تأمین آب آشامیدنی در سطح ملی متوقف نمی‌شود و موضوع اولویت‌بندی کیفیت آب باید در سطح بین‌المللی اتفاق بیفتد، زیرا بسیاری از رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و سفره‌های زیرزمینی بین کشورهای همجوار مشترک هستند.

با وجود آمار موجود از وضعیت نابسامان آب در جهان، سازمان ملل گزارش می‌دهد که از سال ۲۰۱۵، بیش از ۶۰۰ میلیون نفر به آب آشامیدنی با مدیریت ایمن دسترسی پیدا کرده‌اند و در سال ۲۰۲۰ از هر چهار نفر، سه نفر آب آشامیدنی سالم داشتند. با توجه به رشد ۱۰ درصدی راندمان مصرف آب در سطح جهان می‌توان به راهکارهای اجرایی امیدوار بود. برای شفافیت بیشتر در ادامه به اقدامات مؤثر در چند کشور اشاره می‌شود.

سنگاپور

سنگاپور برای مدت طولانی با بحران آب مواجه بوده است، این شهر کوچک با جمعیت پنج میلیون نفر به چهار منبع اصلی آب شامل واردات، تأسیسات نمک‌زدایی، جمع‌آوری آب باران و از همه جالب‌تر، بازیافت آب فاضلاب متکی است. در روش بازیافت آب فاضلاب، تمام آلاینده‌ها و سموم فاضلاب تحت یک فرایند اوسموز معکوس چهارمرحله‌ای حذف می‌شود و آب تمیز و قابل شرب تولید می‌شود.

با وجود بی‌خطر بودن آب بازیافتی، بسیاری افراد از نوشیدن آن امتناع می‌ورزند و سنگاپور در حال مقابله با این چالش از طریق برندسازی قوی و افزایش آموزش شهروندان است.

چینگدائو، چین

چینگدائو یک شهر ساحلی در چین با جمعیت نزدیک به ۹ میلیون نفر است که با تقاضای بالای آب مواجه است. این شهر برای تأمین آب مورد نیاز خود، یک کارخانه آب شیرین‌کن عظیم با ظرفیت تولید آب کافی برای ۵۰۰ هزار نفر در روز احداث کرده است. این کارخانه مشابه روش‌های تصفیه سنگاپور، از اوسموز معکوس برای فیلتر کردن آب اقیانوس، از بین بردن نمک و سایر ناخالصی‌ها استفاده می‌کند.

نمک‌زدایی ممکن است راهی ساده برای تولید آب آشامیدنی در شهرهای ساحلی به نظر برسد، اما در واقعیت، یک فرایند بسیار گران و انرژی‌بر است و به حیات دریایی آسیب می‌رساند. با وجود این، بسیاری از شهرهایی که با تنش‌های آبی مواجه هستند، از نمک‌زدایی به‌عنوان منبع اولیه برای آب استفاده می‌کنند. در حالت ایده‌آل، اگر شهری به نمک‌زدایی متکی باشد، نیروگاه‌های آبی فقط باید در مواقع اضطراری استفاده شوند و در حالت عادی از انرژی‌های تجدیدپذیر تغذیه شوند.

مدیریت کشاورزی در مصر

مصر با کمبود آب مواجه است و طبق گزارش سازمان ملل پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۵ به دلیل تغییرات آب و هوایی و سدی که به‌تازگی توسط اتیوپی روی یکی از شاخه‌های اصلی رودخانه نیل ساخته شده، به عنوان کشور کم‌آب طبقه‌بندی شود.

علاوه بر آن، زمین‌های قابل کشت که کمتر از پنج درصد مصر را تشکیل می‌دهند به دلیل شهرنشینی در حال کاهش هستند. این امر منجر به شکل‌گیری استارتاپ‌های کشاورزی در این کشور شده که طیف گسترده‌ای از راه حل‌های کشاورزی بدون خاک را در مناطق به کشاورزان ارائه می‌دهند.

کشاورزی بدون خاک که با نام هیدروپونیک نیز شناخته می‌شود، به معنای رشد گیاهان تنها با استفاده از آب غنی از مواد مغذی است. در این روش به جای استفاده از خاک، ریشه در تماس مستقیم با محلول غنی از مواد مغذی قرار می‌گیرد و برای محافظت از ریشه گیاه، از بسترهایی مانند ماسه، گلوله‌های رسی یا فوم استفاده می‌شود که به میزان قابل‌توجهی مصرف آب مورد نیاز کشاورزی را کاهش می‌دهد.

اگر از هیدروپونیک برای کشت ۱۰ هزار فدان (۰.۰۴۲ کیلومتر مربع) استفاده شود، می‌توان دو میلیون تن سبزیجات در مصر تولید کرد که تقریباً نیمی از صادرات کشاورزی این کشور را تشکیل می‌دهد و نزدیک به ۱.۲ میلیارد دلار (۱.۱ میلیارد یورو) سودآوری خواهد داشت.

با توجه به اینکه هیدروپونیک فقط برای پرورش سبزیجات برگدار و بعضی سبزیجات ساده استفاده می‌شود و برای محصولاتی مانند گندم، برنج، جو یا ذرت معمول نیست، کارشناسان توصیه می‌کنند که آب صرفه‌جویی شده حاصل از هیدروپونیک برای کشت محصول استراتژیک مصر، یعنی گندم، هدایت شود و بدین ترتیب جلوی آسیب‌های ناشی از شوک‌های جهانی بازار گندم گرفته خواهد شد.

آبیاری خورشیدی، اسپانیا، ایتالیا، مراکش

در هر سیستم آبیاری خورشیدی تعدادی پنل خورشیدی وجود دارد که در مزرعه نصب می‌شوند و علاوه بر آنکه به صورت هوشمند زمان و میزان دقیق آب مورد نیاز را در دسترس کشاورزان قرار می‌دهند، با رفع نیاز به استفاده از موتورهای دیزلی و گازوئیل، سهم بسزایی در کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی دارند.

سیستم آبیاری خورشیدی که کاملاً اتوماتیک عمل می‌کند، مجهز به مخازنی برای ذخیره آب است که در طول روز از آب پر می‌شوند و پس از آن، با تأیید سنسور مخزن، آبگیری آن پایان می‌یابد و عملیات آبیاری به صورت خودکار آغاز می‌شود.

استفاده از این سیستم نیاز به مراجعه حضوری کشاورز ندارد و تمامی مراحل آن می‌تواند به وسیله موبایل یا کامپیوتر شخصی کنترل شود که البته نیاز چندانی به آن وجود ندارد چرا که دستگاه به صورت کاملاً هوشمند عمل می‌کند و پس از آغاز فعالیت اجازه می‌دهد که تا آخرین قطره آب، بدون هیچ اتلافی، به مرور تخلیه شده، به صحیح‌ترین نحو ممکن استفاده شود.

لازم به ذکر است که وجود باتری‌های ذخیره انرژی امکان دسترسی به انرژی در طول روزهای ابری را نیز فراهم می‌آورد. این دستگاه به طور کلی تأثیر بالایی بر صرفه‌جویی در هزینه‌های انرژی فعلی برای آبیاری دارد و می‌تواند حداکثر انرژی مورد نیاز کشاورزان را در طول تابستان که نیاز به آب ضروری‌تر از همیشه است، فراهم آورد.

در حال حاضر، این پروژه کاربردی در سرتاسر اسپانیا اجرا شده است و در ایتالیا، مراکش و پرتغال که به شدت در معرض گرمای خورشید هستند نیز آزمایش شده است. جالب آنکه اولین پنل خورشیدی آبیاری در ایران، در سال گذشته توسط باغداران مراغه خریداری و آزمایش شد که نتایج حاصل از آن بسیار امیدوار کننده بوده است.

تولید آب از هوا، امارات

امارات‌متحده‌عربی دستگاه‌های تولید آب از هوا را در این کشور مورد استفاده قرار داده است که بدون نیاز به برداشت از منابع، آب آشامیدنی مورد نیاز ساکنانش را تولید می‌کند. آب در این دستگاه‌ها پیش از این‌که به اندازه کافی برای نوشیدن مناسب شود، چندین مرحله را طی می‌کند. ابتدا هوای تصفیه‌شده به داخل کشیده و سرد می‌شود. میعانات به‌دست آمده تحت یک فرآیند تصفیه قرار می‌گیرد و در نهایت به آب آشامیدنی سالم و تمیز تبدیل می‌شود.

سیستم در ابتدا از مجموعه‌ای از فیلترها برای تصفیه هوا استفاده می‌کند و کل فرآیند تولید آب با فرآیند مبدل حرارتی آغاز می‌شود. پس از آن، آب به مخزن «بافر» می‌رود و سپس از سه لایه فیلتر عبور می‌کند. در مرحله آخر نیز آب تحت اشعه ماوراء‌بنفش قرار می‌گیرد تا هر گونه باکتری را از بین ببرد.

آب‌های تولیدی دستگاه‌های توزیع‌کننده آب امارات که در حال حاضر مورد استفاده بسیاری از کاخ‌های سلطنتی این کشور قرار دارد، با هزینه ۱۴ هزار درهم در روز توانایی استخراج ۳۰ لیتر آب آشامیدنی را از هوا به‌طور مستقیم دارد. این دستگاه که سالانه ۱۱ هزار لیتر آب بدون بهره‌برداری از هیچ منبع آبی تولید می‌کند، کره زمین را از استفاده سالانه ۴۵ هزار بطری پلاستیکی نجات می‌دهد و سالانه ۴۵۰۰ کیلوگرم ردپای کربن را کاهش می‌دهد.