• فناوری آب در اعماق زمین؛ سنگاپور به دنبال پایداری منابع با تأسیسات نمک‌زدایی زیرزمینی

مقدمه

جمهوری سنگاپور در اقدامی پیشرو جهت ارتقای امنیت آبی و تضمین پایداری منابع، در حال بررسی امکان‌سنجی ساخت ششمین تأسیسات نمک‌زدایی (Desalination Plant) خود است که احتمالاً به‌صورت کاملاً زیرزمینی احداث خواهد شد. آژانس ملی آب سنگاپور (PUB) اعلام کرده است که مطالعات اولیه برای این پروژه آغاز شده و هدف آن دستیابی به راهکارهایی نوین برای مقابله با چالش‌های اقلیمی و محدودیت شدید اراضی در این کشور است. این پروژه که نمادی از پیشرو بودن سنگاپور در مدیریت منابع آب و فناوری آب است، نه‌تنها بر تأمین آب تمرکز دارد، بلکه به دنبال ادغام زیرساخت‌های حیاتی با فضاهای شهری است. کارشناسان و متخصصان حوزه آب معتقدند که نتایج این مطالعه می‌تواند الگویی جهانی برای کشورهای دارای محدودیت اراضی و منابع آب شیرین باشد. در این مقاله، جزئیات دقیق این طرح، ترجمه کامل خبر و تحلیل‌های پیرامون آن توسط مرکز بینش آب ارائه شده است.

نکات کلیدی

• مطالعه امکان‌سنجی ۱۰ ماهه: بررسی قابلیت ساخت تصفیه‌خانه‌ای با توانایی دوگانه (Dual-Mode) جهت تصفیه هم‌زمان آب دریا و سایر منابع.
• استراتژی زیرزمینی: تمرکز بر احداث تأسیسات کاملاً زیرزمینی به‌منظور آزادسازی فضای سطحی برای کاربری‌های تفریحی و زیرساخت‌های اجتماعی.
• تاب‌آوری اقلیمی: طراحی منعطف برای تغییر منبع آب ورودی که موجب افزایش امنیت آبی در برابر تغییرات آب‌وهوایی می‌شود.
• هم‌افزایی صنعتی: تأکید بر مکان‌یابی در مناطق صنعتی جهت اشتراک‌گذاری زیرساخت‌ها و کاهش ۵ درصدی مصرف انرژی نسبت به روش‌های سنتی.
• مقابله با افت کیفیت آب: بررسی راهکارهای فناورانه برای مقابله با رشد جلبک‌ها و شوری ناشی از گرمایش جهانی.
• اهداف پایداری: هم‌راستایی با طرح سبز ۲۰۳۰ سنگاپور و هدف‌گذاری برای تأمین ۸۵ درصد آب مورد نیاز از طریق نمک‌زدایی و بازچرخانی تا سال ۲۰۶۵.

بخش اول: امکان‌سنجی تأسیسات زیرزمینی و انعطاف‌پذیری تکنولوژیک

آژانس ملی آب سنگاپور (PUB) در تاریخ ۲۶ دسامبر اعلام کرد که مناقصه‌ای را برای انجام مطالعه بر روی این تأسیسات برگزار کرده است. انتظار می‌رود این مطالعه که تکمیل آن حدود ۱۰ ماه به طول می‌انجامد، قابلیت حیات (Viability) تأسیساتی را ارزیابی کند که بتواند مانند «کارخانه نمک‌زدایی کپل مارینا ایست» (Keppel Marina East Desalination Plant)، هم آب دریا و هم آب سایر منابع را تصفیه کند. چنین انعطاف‌پذیری‌ای برای تغییر بین هر دو نوع آب، تاب‌آوری (Resilience) تأمین آب سنگاپور را در برابر شرایط متغیر آب‌وهوایی به‌طرز چشمگیری افزایش خواهد داد. اسناد مناقصه آشکار کرده‌اند که PUB به‌طور جدی در حال مطالعه گزینه توسعه این تأسیسات به‌صورت کاملاً زیرزمینی است. این رویکرد استراتژیک به معنای آزادسازی فضای بیشتر در سطح زمین برای امکانات تفریحی یا سایر زیرساخت‌هایی است که می‌توانند به‌صورت مشترک در همان مکان مستقر شوند. آژانس PUB در اسناد مناقصه تأکید کرده است که تأسیسات نمک‌زدایی کاملاً زیرزمینی، «مرزها را فراتر از آنچه برای کارخانه نمک‌زدایی کپل مارینا ایست اجرا شد، جابه‌جا خواهد کرد». این رویکرد یادآور پیشرفت‌های جهانی در حوزه فناوری‌های نمک‌زدایی ۲۰ هزار فرسنگ زیر دریا؛ آینده آب‌شیرین‌کن‌ها در اعماق دریا است که مرزهای مهندسی آب را جابجا کرده‌اند. کارخانه نمک‌زدایی کپل مارینا ایست که در فوریه ۲۰۲۱ افتتاح شد، دارای تأسیسات تصفیه در زیرزمین و یک بام سبز است که برای تفریح جامعه احداث شده و الگویی برای این پروژه جدید محسوب می‌شود. همچنین اعلام شده است که مکانی برای این تأسیسات بالقوه حفظ و در نظر گرفته شده است، اما موقعیت مکانی دقیق آن هنوز فاش نشده است.

«آقای رضوان اسماعیل (Ridzuan Ismail)، مدیر دپارتمان سیاست‌گذاری و برنامه‌ریزی PUB، اظهار داشت که جزئیات بیشتر در مورد سایت پروژه پس از تکمیل مطالعه امکان‌سنجی به اشتراک گذاشته خواهد شد.»

بخش دوم: ملاحظات زیست‌محیطی و هم‌افزایی صنعتی

در اسناد مناقصه خاطرنشان شده است که گروه‌های دوستدار طبیعت ممکن است در مراحل بعدی مطالعه برای شکل‌دهی به دامنه ارزیابی اثرات زیست‌محیطی (Environmental Impact Assessment) برای سایت مورد نظر مشارکت داده شوند؛ این ارزیابی‌ها معمولاً برای پروژه‌های توسعه‌ای که نزدیک به مناطق حساس طبیعی هستند، الزامی است. آقای رضوان اسماعیل (Ridzuan Ismail) افزود که در صورت نیاز به ارزیابی، PUB تأثیر تخلیه شورآبه (Brine Discharge) بر محیط‌زیست دریایی اطراف را با دقت مطالعه خواهد کرد. لازم به ذکر است که پنج تأسیسات نمک‌زدایی موجود سنگاپور در مناطق ساحلی در تواس (Tuas)، جزیره جورونگ (Jurong Island) و مارینا ایست (Marina East) واقع شده‌اند. در همین راستا، آقای چو من لئونگ (Chew Men Leong)، رئیس انجمن آب سنگاپور (Singapore Water Association – SWA)، توضیح داد که تأسیسات نمک‌زدایی معمولاً در نزدیکی ساحل قرار می‌گیرند، زیرا این کار امکان برداشت و تخلیه کارآمد آب دریا و همچنین به حداقل رساندن انرژی پمپاژ و اثرات زیست‌محیطی را فراهم می‌کند. با این حال، با توجه به محدودیت‌های زمین در سنگاپور، تأسیسات آینده احتمالاً در قطعات زمین چندمنظوره یا بسیار بهینه‌شده، مانند مناطق صنعتی یا تأسیساتی ساخته خواهند شد، جایی که می‌توان به هم‌افزایی زیرساختی دست یافت. به عنوان مثال، کارخانه نمک‌زدایی جزیره جورونگ با مجتمع چندمنظوره «تمبوسو» (Tembusu Multi-Utilities Complex) متعلق به شرکت تواس پاور (Tuas Power) یکپارچه شده است که باعث می‌شود حدود ۵ درصد نسبت به تأسیسات نمک‌زدایی مرسوم در مصرف انرژی کارآمدتر باشد. هر دو تأسیسات از امکانات برداشت آب دریا و تخلیه آب به‌صورت مشترک استفاده می‌کنند و برق تولید شده در مجتمع تواس پاور نیز مستقیماً به تأسیسات نمک‌زدایی منتقل می‌شود؛ ویژگی‌هایی که منجر به صرفه‌جویی سالانه انرژی معادل مصرف برق نزدیک به ۱۰۰۰ خانوار می‌شود.

بخش سوم: طراحی‌های چندمنظوره و چالش‌های کیفیت آب در آینده

آژانس PUB اعلام کرد که برای تأسیسات مورد بحث، طراحی‌های چندعملکردی را بررسی خواهد کرد که استفاده از زمین را به حداکثر رسانده و ردپای (Footprint) تأسیسات جدید را کاهش دهد. این آژانس تصریح کرد:

«این رویکرد، درس‌های آموخته شده از تأسیسات نمک‌زدایی موجود را در نظر می‌گیرد، مانند ادغام ساختمان‌های چندطبقه بلندتر و زیرزمین‌های عمیق‌تر برای استقرار تأسیسات تصفیه.»

این مطالعه شامل توسعه سه گزینه طراحی تأسیسات و ارزیابی‌هایی در مورد امکان‌سنجی فنی و اقتصادی آنها خواهد بود. علاوه بر طراحی زیرزمینی، دو گزینه دیگر شامل یک ساختمان چندطبقه مشابه کارخانه نمک‌زدایی تواس جنوبی (Tuas South) و یک تأسیسات با اشغال زمین کمتر به دلیل داشتن سطوح متعدد و زیرزمین عمیق‌تر است. علاوه بر مسائل سازه‌ای، این مطالعه پتانسیل بدتر شدن کیفیت آب خام در آینده را تجزیه‌وتحلیل کرده و هرگونه فرآیند تصفیه اضافی مورد نیاز را در نظر خواهد گرفت. دانشیار دارن سان دلای (Darren Sun Delai) از دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست دانشگاه صنعتی نانیانگ (NTU) هشدار داد که با پیش‌بینی افزایش سطح متوسط دریاها در سنگاپور تا ۱.۱۵ متر تا پایان قرن، آب دریا به‌طور فزاینده‌ای تهدید به نفوذ به بدنه‌های آب شیرین و مخازن در مناطق پست می‌کند و کیفیت آب آشامیدنی را به خطر می‌اندازد.

«دمای گرم‌تر اقیانوس منجر به افزایش رشد جلبک‌ها و پلانکتون‌ها می‌شود که می‌تواند کارایی فیلتراسیون تأسیسات نمک‌زدایی موجود را کاهش دهد یا هزینه پیش‌تصفیه نمک‌زدایی را افزایش دهد.»

پروفسور سان با اشاره به اینکه سال ۲۰۲۴ یکی از گرم‌ترین سال‌های ثبت شده بود، افزود که این مطالعه نشان‌دهنده تغییر رویکرد به سمت تأسیساتی است که قابلیت تصفیه هم‌زمان آب دریا و سایر منابع را دارند.

بخش چهارم: سازگاری زیرساخت‌ها با تغییر اقلیم و راهبرد امنیت آبی

استادیار تان-سو جی-شنگ (Tan-Soo Jie-Sheng)، مدیر آینده مؤسسه محیط‌زیست و پایداری در مدرسه سیاست‌گذاری عمومی لی کوان یو (Lee Kuan Yew School of Public Policy) دانشگاه ملی سنگاپور (NUS)، معتقد است که مطالعه PUB بخشی از یک تغییر گسترده‌تر به سمت سازگار کردن زیرساخت‌ها با تغییرات اقلیمی است. او بیان کرد که چرخه جهانی آب به‌طور فزاینده‌ای از تعادل خارج شده است، زیرا الگوهای بارندگی که زمانی نسبتاً قابل پیش‌بینی بودند، متغیرتر می‌شوند.

«در آسیای جنوب شرقی، تغییرات اقلیمی در حال حاضر با نوسانات بیشتر بارندگی، خشک‌سالی‌ها و سیل‌های شدیدتر و افزایش دما که باعث افزایش تبخیر و تقاضای آب می‌شود، خود را نشان می‌دهد.»

سنگاپور به چهار منبع آب متکی است که دو مورد از آنها (آب وارداتی از رودخانه جوهور مالزی و آب باران جمع‌آوری شده در مخازن) مستقیماً به میزان بارش وابسته هستند. تغییر الگوهای آب‌وهوایی ناشی از تغییر اقلیم، خطر اختلال در تأمین این منابع را به همراه دارد. پروفسور تان-سو تأکید کرد: «این عدم قطعیتِ رو به رشد نشان می‌دهد که چرا سنگاپور باید به‌طور فزاینده‌ای به سمت منابع آب تاب‌آور در برابر آب‌وهوا، مانند نمک‌زدایی، به‌عنوان بخشی از استراتژی بلندمدت امنیت آبی خود نگاه کند.» دو منبع آب تاب‌آورتر، آب مصرفی بازیافت شده (NEWater) و نمک‌زدایی هستند. با توجه به اینکه فرآیند نمک‌زدایی انرژی‌بر بوده و گران‌ترین روش تولید آب است، احداث ششمین تأسیسات نمک‌زدایی تنوع تأمین آب را بیشتر کرده و ضمن پاسخگویی به رشد تقاضا، تاب‌آوری را در برابر شوک‌های اقلیمی تقویت می‌کند.

بخش پنجم: چشم‌انداز تقاضا و طرح سبز سنگاپور ۲۰۳۰

آقای چو (Mr Chew)، رئیس SWA، معتقد است که این مطالعه فرصتی را برای صنعت ایجاد می‌کند تا فناوری‌های نسل بعدی را ارزیابی و مستقر کند؛ از غشاهای کم‌انرژی که آب دریا را فیلتر می‌کنند تا سیستم‌های کنترل دیجیتال هوشمند. این تلاش‌ها در راستای نوآوری در نمک‌زدایی: غشاهای پلی‌ایمید پایدار قابل ارزیابی است که می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد. او اظهار داشت: «رویکرد سنگاپور به نمک‌زدایی در سطح جهانی به دلیل تأکید بر نوآوری، یکپارچگی و کارایی، به‌جای تمرکز صرف بر مقیاس، متمایز است.» از زمان معرفی نمک‌زدایی در سال ۲۰۰۵، سنگاپور پنج کارخانه ساخته است و اخیراً قرارداد خدمات کارخانه سینگ‌اسپرینگ (SingSpring) را نیز تمدید کرده است. طبق اعلام قبلی PUB، برنامه راهبردی این است که آب بازیافتی و نمک‌زدایی تا ۸۵ درصد از تقاضای آب آینده سنگاپور را تأمین کنند؛ تقاضایی که قرار است تا سال ۲۰۶۵ تقریباً دو برابر شود. در حال حاضر، تقاضای روزانه آب سنگاپور حدود ۴۴۰ میلیون گالن است و تأسیسات نمک‌زدایی می‌توانند تا ۴۳ درصد از این تقاضا (۱۹۰ میلیون گالن) را تأمین کنند. با رشد صنعتی و افزایش مراکز داده، پیش‌بینی می‌شود سهم تقاضای غیرخانگی از ۵۵ درصد فعلی به بیش از ۶۰ درصد در سال ۲۰۶۵ برسد. هم‌زمان، تحت «طرح سبز سنگاپور ۲۰۳۰» (Singapore Green Plan 2030)، هدف کاهش مصرف آب خانگی از ۱۴۲ لیتر فعلی به ۱۳۰ لیتر برای هر نفر در روز است تا تعادلی میان تأمین و تقاضا ایجاد شود.

تحلیل اختصاصی تیم Water Insight Hub – مرکز بینش آب

خبر احداث ششمین آب‌شیرین‌کن سنگاپور با تمرکز بر ساختار زیرزمینی و قابلیت دوگانه (Dual-Mode)، پیامی روشن برای سیاست‌گذاران و متخصصان حوزه آب در سراسر جهان، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند ایران دارد. این اقدام نشان‌دهنده گذار از پارادایم «مدیریت بحران» به پارادایم «مدیریت ریسک و تاب‌آوری» است. فناوری نمک‌زدایی دیگر تنها یک ابزار مهندسی برای تأمین آب نیست، بلکه بخشی از یک پازل پیچیده شامل شهرسازی، انرژی و پایداری زیست‌محیطی محسوب می‌شود. استفاده از فضای زیرزمینی برای تأسیسات حیاتی، راهکاری هوشمندانه برای آزادسازی اراضی ارزشمند ساحلی جهت توسعه گردشگری و حفظ اکوسیستم است. نکته حائز اهمیت دیگر که مرکز بینش آب بر آن تأکید دارد، تمرکز بر فناوری آب با قابلیت تصفیه هم‌زمان آب دریا و آب سایر منابع (باران) (Reservoir Water) است. این انعطاف‌پذیری تکنولوژیک، پاسخی مستقیم و عمل‌گرایانه به تغییرات اقلیمی است. در این مدل، زمانی که بارندگی زیاد است، سیستم با مصرف انرژی به مراتب کمتر، آب مخازن را تصفیه می‌کند و در زمان خشک‌سالی، به سراغ منبع نامحدود آب دریا می‌رود. این مدل ما را به یاد پارادوکس امنیت آبی: چرا مناطق خشک، بالاترین بهره‌وری آب را دارند؟ می‌اندازد، جایی که محدودیت منابع، محرک اصلی نوآوری و بهره‌وری می‌شود. این رویکرد هیبریدی، امنیت آبی را در برابر نوسانات شدید جوی تضمین می‌کند. برای کشوری مانند ایران که با نوسانات شدید بارش و بحران آب مواجه است، حرکت به سمت چنین سیستم‌های ترکیبی می‌تواند هزینه‌های گزاف عملیاتی نمک‌زدایی (OPEX) را به شدت کاهش دهد و پایداری تأمین آب شرب در شهرهای ساحلی و صنعتی را تضمین نماید. در نهایت، همکاری نزدیک و ساختارمند میان بخش دولتی (PUB)، دانشگاه‌ها (NTU/NUS) و بخش خصوصی (SWA) در این پروژه، مدلی موفق از حکمرانی آب را به نمایش می‌گذارد. نکته کلیدی این است که سنگاپور هم‌زمان با توسعه زیرساخت‌های تأمین (Supply-side management)، بر کاهش مصرف سرانه آب خانگی به ۱۳۰ لیتر در روز (Demand-side management) اصرار دارد. این نشان می‌دهد که حتی با داشتن پیشرفته‌ترین فناوری‌های نمک‌زدایی، راهکارهای سازه‌ای بدون راهکارهای غیرسازه‌ای و مدیریت مصرف ناکارآمد خواهند بود. ادغام رویکردهای مهندسی نوین با سیاست‌گذاری‌های سخت‌گیرانه مدیریت تقاضا، کلید اصلی حل چالش‌های آبی در قرن بیست و یکم است که باید سرلوحه برنامه‌ریزی‌های ملی قرار گیرد.

---

نویسنده خبر اصلی:

Ang Qing – روزنامه‌نگار استریتس تایمز