جهش دوگانه فناوری آب در ایران؛ رونمایی از سامانه جذب پیوسته و تصفیه هوشمند ریزجلبکی در سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران
مقدمه
در هفته پژوهش و فناوری، پژوهشگران ایرانی موفق به ثبت دو دستاورد استراتژیک در حوزه آب و محیطزیست شدند که میتواند معادلات تصفیه پسابهای صنعتی را تغییر دهد. سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران با معرفی دو فناوری مجزا اما مکمل در پژوهشکدههای «فناوریهای شیمیایی» و «زیستفناوری»، پاسخی عملی به چالشهای دیرینه صنعت آب داده است. این دستاوردها شامل یک سامانه دقیق برای ارزیابی عملکرد جاذبها در مقیاس نیمهصنعتی و یک سامانه هوشمند بیولوژیک است که با استفاده از ریزجلبکها، تهدیدهای زیستمحیطی را به فرصتهای اقتصادی تبدیل میکند. در ادامه به بررسی دقیق جزئیات فنی و عملیاتی این دو فناوری میپردازیم.
نکات کلیدی
- گذار از آزمایشگاه به صنعت: طراحی سامانه جریان پیوسته برای شبیهسازی دقیق رفتار واقعی سیالات در تصفیهخانهها.
- عملکرد دوگانه زیستمحیطی: قابلیت منحصربهفرد سامانه ریزجلبکی در حذف نیترات از آب و جذب همزمان دیاکسیدکربن از هوا.
- هوشمندسازی فرآیند تصفیه: استفاده از سنسورهای دقیق و کنترل خودکار برای کاهش خطای انسانی و پایش لحظهای کیفیت آب.
- تولید ارزش افزوده از پسماند: تبدیل آلایندههای جذب شده به زیستتوده (Biomass) قابل استفاده در صنایع مختلف.
تحول در ارزیابی جاذبها: سامانه نوین جذب پیوسته (Continuous Flow)
یکی از چالشهای اصلی در توسعه مواد جاذب برای تصفیه آب، تفاوت فاحش بین نتایج آزمایشگاهی و عملکرد میدانی است. پژوهشکده فناوریهای شیمیایی سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، با درک این شکاف، اقدام به طراحی و ساخت سامانهای کرده است که این محدودیت را رفع میکند. در روشهای سنتی (Batch)، ارزیابی جاذبها در ظروف ساکن انجام میشد که نمیتوانست دینامیک واقعی جریان آب در لولهها و مخازن صنعتی را بازسازی کند.
سامانه جدید که مبتنی بر بستر پر شده (Packed Bed) طراحی شده است، به محققان اجازه میدهد تا تأثیر پارامترهای حیاتی نظیر سرعت جریان، دما، pH و زمان اقامت سیال را به صورت مستقل و دقیق بررسی کنند. این فناوری زیرساختی حیاتی برای توسعه راهکارهای نوین نانوتکنولوژی در تصفیه آب محسوب میشود، چرا که امکان پیشبینی دقیق نقطه شکست (Breakthrough point) و ظرفیت اشباع جاذبها را در شرایط عملیاتی فراهم میآورد.
زیستفناوری هوشمند: تصفیه همزمان آب و هوا با ریزجلبکها
در دستاوردی دیگر، پژوهشکده زیستفناوری این سازمان از یک سامانه پیشرفته رونمایی کرد که رویکردی کاملاً متفاوت به مفهوم تصفیه دارد. این سامانه هوشمند با بهرهگیری از توانایی طبیعی ریزجلبکها، نه تنها آلایندههای محلول در آب مانند نیترات و فسفات را حذف میکند، بلکه همزمان به عنوان یک واحد تصفیه هوا نیز عمل مینماید. ریزجلبکها برای رشد خود به کربن نیاز دارند و این سامانه با تزریق دیاکسیدکربن محیطی به درون راکتورهای زیستی، به کاهش انتشار گازهای گلخانهای کمک میکند.
برخلاف روشهای فیزیکی مانند اسمز معکوس که آلایندهها را تغلیظ میکنند، این روش بیولوژیک آلایندهها را به عنوان ماده مغذی مصرف کرده و آنها را به زیستتوده تبدیل میکند. این رویکرد دقیقاً در راستای توسعه مواد کربنی پایدار؛ انقلاب فناوری تصفیه آب و انرژی است. ویژگی متمایز این سامانه، هوشمند بودن آن است؛ به طوری که تمامی پارامترهای کیفی آب و وضعیت رشد جلبکها به صورت آنلاین پایش شده و سیستم کنترلی به صورت خودکار شرایط را برای دستیابی به حداکثر بازدهی تصفیه تنظیم میکند.
تحلیل اختصاصی تیم Water Insight Hub – مرکز بینش آب
رونمایی از این دو فناوری در سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، حاوی پیامهای مهمی برای اکوسیستم نوآوری آب کشور است. تیم کارشناسی مرکز بینش آب، ابعاد مختلف این دستاوردها را تحلیل میکند:
۱. پر کردن خلأ «Scale-up» در تحقیقات آب ایران:
بسیاری از پژوهشهای دانشگاهی ایران در مرحله بشر و ارلمایر باقی میمانند. سامانه ارزیابی پیوسته، دقیقاً همان حلقه مفقودهای است که اجازه میدهد دانش آزمایشگاهی به محصول صنعتی تبدیل شود. وقتی صنایع بتوانند رفتار یک جاذب را در شرایط دینامیک ببینند، ریسک سرمایهگذاری روی فناوریهای بومی به شدت کاهش مییابد.
۲. تحقق عینی اقتصاد چرخشی (Circular Economy):
فناوری ریزجلبکی معرفی شده، نگاه «هزینهای» به تصفیه فاضلاب را به نگاه «درآمدی» تغییر میدهد. تولید زیستتوده از فاضلاب که میتواند به عنوان خوراک دام، سوخت زیستی یا کود استفاده شود، مدل کسبوکارهای آب را متحول میکند. در این مدل، تصفیهخانه دیگر یک واحد زیانده نیست، بلکه یک کارخانه تولیدی است.
۳. ضرورت اجتنابناپذیر هوشمندسازی:
تاکید بر سنسورهای آنلاین و کنترل خودکار در سامانه جدید، نشان میدهد که محققان ایرانی اهمیت دادهها را درک کردهاند. همانطور که در مقاله مدیریت هوشمند آب؛ درسهای کره جنوبی برای بحران آب ایران اشاره شد، بدون پایش لحظهای و حذف خطای انسانی، پایداری سیستمهای تصفیه در بلندمدت تضمین نخواهد شد. این سامانه گامی مثبت به سوی دیجیتالی شدن صنعت آب ایران است.
برای مطالعه بیشتر کلیک کنید.
ایران در سالهای اخیر پیشرفتهای چشمگیری در حوزه فناوری آب داشته است. تمرکز اصلی بر بومیسازی فناوریهایی نظیر سیستمهای فیلتراسیون پیشرفته، استفاده از نانوتکنولوژی در جاذبها و راهکارهای زیستفناوری (مانند استفاده از ریزجلبکها) است. دستاوردهای اخیر سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران نمونه بارزی از حرکت به سمت روشهای تصفیه هوشمند و پایدار است.
در این فناوری بیولوژیک، ریزجلبکها درون راکتورهای زیستی قرار میگیرند و از آلایندههای موجود در آب (مانند نیترات و فسفات) تغذیه میکنند. ویژگی منحصربهفرد این سیستم این است که همزمان با تصفیه آب، دیاکسیدکربن هوا را نیز جذب کرده و در نهایت تودهای زیستی (Biomass) تولید میکند که ارزش اقتصادی دارد.
روشهای سنتی آزمایشگاهی معمولاً به صورت ناپیوسته (Batch) انجام میشوند که نمیتوانند شرایط واقعی جریان سیال در لولههای صنعتی را شبیهسازی کنند. سامانه جریان پیوسته با شبیهسازی دقیق سرعت، فشار و زمان تماس آب با جاذب، دادههایی بسیار دقیقتر برای طراحی تصفیهخانههای صنعتی فراهم میکند و ریسک شکست پروژه را کاهش میدهد.
هوشمندسازی شامل استفاده از سنسورها و تحلیلگرهای آنلاین برای پایش لحظهای کیفیت و کمیت آب است. این فناوریها امکان تصمیمگیری سریع، کاهش هدررفت آب و بهینهسازی مصرف انرژی در فرآیندهای تصفیه را فراهم میکنند. سامانه جدید ریزجلبکی رونمایی شده، نمونهای از ادغام بیوتکنولوژی با سیستمهای کنترل هوشمند است.
بله، قطعا. با توجه به بحران کمآبی، بازچرخانی آب دیگر یک انتخاب نیست، بلکه یک ضرورت است. فناوریهای نوین با تبدیل پسماند به محصولات باارزش (مانند بیوگاز یا کود از لجن تصفیهخانه) و کاهش هزینههای عملیاتی از طریق هوشمندسازی، بازگشت سرمایه را در پروژههای تصفیه آب تضمین میکنند.
