عبور از مرزهای دانش و رسیدن به قله‌های علمی که با اعطای جوایزی مانند نوبل تثبیت می‌شود تنها نیمی از راه است و نیمه دشوارتر و شاید حیاتی‌تر مسیر تبدیل این دانش ناب به محصولی است که بتواند در زندگی روزمره مردم تغییر ایجاد کند و این دقیقاً همان نقطه‌ای است که فناوری آب نوین مبتنی بر چارچوب‌های فلزی آلی یا MOF ها در حال حاضر در آن ایستاده است. اگرچه پتانسیل استحصال آب از جو با این مواد شگفت‌انگیز و غیرقابل انکار است و در هر رویداد آب جهانی به عنوان ستاره نوظهور معرفی می‌شود اما واقعیت‌های سخت مهندسی و اقتصادی چالش‌هایی را پیش روی توسعه‌دهندگان قرار داده است که عبور از آن‌ها نیازمند نوآوری‌های جسورانه در فرآیندهای ساخت و تولید است. یکی از اصلی‌ترین سوالاتی که همواره سرمایه‌گذاران و سیاست‌گذاران در حاشیه هر رویداد آب از دانشمندان می‌پرسند این است که آیا می‌توان این پودرهای کریستالی پیچیده را که در مقیاس‌های میلی‌گرمی در آزمایشگاه‌های پیشرفته تولید می‌شوند در مقیاس‌های تُن و با قیمتی رقابتی تولید کرد تا استحصال آب از جو برای یک کشاورز در منطقه‌ای محروم یا یک خانواده در حاشیه کویر مقرون به صرفه باشد یا خیر. پاسخ به این سوال ریشه در تغییر پارادایم تولید از روش‌های سنتی ناپیوسته به روش‌های مدرن و پیوسته دارد. فناوری آب تا پیش از این بیشتر بر سازه‌های بتنی عظیم و لوله‌کشی‌های فولادی متکی بود اما اکنون با ورود به عصر نانومواد ما نیازمند زیرساخت‌های تولیدی مشابه صنایع داروسازی یا الکترونیک هستیم. هزینه تولید اولیه MOF ها به دلیل استفاده از نمک‌های فلزی خاص و لیگاندهای آلی پیچیده که نقش ستون‌های این ساختمان مولکولی را بازی می‌کنند در ابتدا بسیار بالا بود و همین موضوع باعث می‌شد تا منتقدان استحصال آب از جو با این روش را یک فانتزی گران‌قیمت بدانند که تنها کاربردهای نظامی یا فضایی دارد اما پیشرفت‌های اخیر که در مقالات معتبر علمی منتشر شده و در محافل تخصصی مورد بحث قرار می‌گیرد نشان می‌دهد که ورق در حال برگشتن است.

کلید حل معمای تولید انبوه در ابداع روش‌هایی نهفته است که بتواند این مواد متخلخل را به صورت لایه‌های نازک و یکنواخت بر روی سطوح ارزان قیمت بنشاند و اینجاست که تکنیک ساخت «رول به رول» به عنوان یک انقلاب صنعتی در فناوری آب مطرح می‌شود. این روش که شباهت زیادی به چاپ روزنامه در تیراژ بالا دارد اجازه می‌دهد تا غشاهای حاوی MOF با سرعتی باورنکردنی و هزینه‌ای بسیار کمتر از روش‌های آزمایشگاهی تولید شوند. تصور کنید دستگاهی را که در یک سمت آن رول‌های پارچه یا پلیمر خام وارد می‌شود و در سمت دیگر لایه‌هایی بیرون می‌آید که با نانوکریستال‌های هوشمند پوشش داده شده‌اند و آماده‌اند تا در دستگاه‌های استحصال آب از جو نصب شوند. این جهش در فرآیند ساخت دقیقاً همان چیزی است که برای اقتصادی کردن این فناوری لازم بود و امروزه شرکت‌های پیشرو در حال احداث خطوط تولید آزمایشی بر همین مبنا هستند. در هر رویداد آب که با رویکرد صنعتی برگزار می‌شود بحث بر سر بهینه‌سازی این فرآیندها داغ است زیرا هر سنت کاهش در هزینه تولید هر متر مربع از این غشاها می‌تواند میلیون‌ها نفر را به دایره مصرف‌کنندگان این تکنولوژی اضافه کند. علاوه بر هزینه چالش فنی بزرگ دیگری که فناوری آب با آن روبرو بوده بحث پایداری و طول عمر این مواد است. در نسل‌های اولیه MOF ها مشاهده می‌شد که ساختار کریستالی در مجاورت رطوبت بالا یا آب مایع دچار فروپاشی می‌شود و این یک پارادوکس بزرگ بود زیرا ماده‌ای که قرار است کارش استحصال آب از جو باشد نباید توسط خود آب تخریب شود. اما دانشمندان برنده جایزه نوبل و همکارانشان با مهندسی دقیق پیوندهای شیمیایی و استفاده از فلزاتی مانند زیرکونیوم توانستند ساختارهایی خلق کنند که نه تنها در برابر آب بلکه در برابر محیط‌های اسیدی و بازی نیز مقاومت حیرت‌انگیزی دارند. این دستاورد بزرگ عملاً مانع فنی اصلی را از سر راه برداشت و اکنون می‌توان تضمین کرد که یک دستگاه تولید آب از هوا می‌تواند سال‌ها بدون افت کیفیت کار کند.

موضوع دیگری که در تحلیل‌های اقتصادی و زیست‌محیطی فناوری آب بسیار حائز اهمیت است بحث چرخه عمر و اثرات جانبی تولید این مواد بر محیط زیست است. ما نمی‌خواهیم برای حل مشکل کم‌آبی مشکلی جدید در حوزه آلودگی شیمیایی ایجاد کنیم بنابراین در هر رویداد آب آینده‌نگرانه تأکید ویژه‌ای بر روی استفاده از روش‌های سنتز سبز می‌شود به این معنی که فرآیند تولید MOF ها باید با کمترین استفاده از حلال‌های سمی و با کمترین مصرف انرژی انجام شود. خوشبختانه تحقیقات نشان داده است که می‌توان بسیاری از این مواد را با استفاده از آب به عنوان حلال یا حتی بدون حلال و با روش‌های مکانوشیمیایی تولید کرد که این خود یک پیروزی بزرگ برای طرفداران محیط زیست و توسعه پایدار است. استحصال آب از جو با استفاده از این مواد سبز نه تنها آب پاک تولید می‌کند بلکه فرآیند ساخت دستگاه‌های آن نیز پاک و دوستدار طبیعت است. تجاری‌سازی این فناوری آب همچنین نیازمند تعریف استانداردها و پروتکل‌های جدیدی است زیرا ما با محصولی روبرو هستیم که قبلاً وجود نداشته است. کیفیت آب تولیدی، میزان مصرف انرژی دستگاه، عمر مفید فیلترها و نحوه بازیافت آن‌ها پس از پایان عمر موضوعاتی هستند که باید توسط نهادهای نظارتی و استاندارد جهانی تعیین تکلیف شوند و بحث در مورد آن‌ها بخش ثابتی از هر رویداد آب بین‌المللی است. شرکت‌های نوپا و دانش‌بنیان که موتور محرک این صنعت هستند نیاز به حمایت‌های قانونی و مالی دارند تا بتوانند از دره مرگ تجاری‌سازی عبور کنند و محصول خود را به بازار برسانند. مدل‌های کسب‌وکارهای جدیدی نیز در حال شکل‌گیری است؛ برای مثال ممکن است در آینده به جای فروش دستگاه استحصال آب از جو شرکت‌ها آب تولیدی را به صورت سرویس ارائه دهند یعنی دستگاه را به رایگان نصب کنند و هزینه را بر اساس لیتر آب تولیدی دریافت کنند که این مدل می‌تواند دسترسی اقشار کم‌درآمد را به این فناوری آب تسهیل کند.

از منظر رقابت جهانی کشورها و کمپانی‌های بزرگ فناوری در حال مسابقه‌ای نفس‌گیر برای ثبت پتنت‌ها و تصاحب سهم بازار هستند زیرا همه می‌دانند که با توجه به روند گرمایش زمین و گسترش بیابان‌ها تقاضا برای روش‌های مستقل تأمین آب مانند استحصال آب از جو به شدت افزایش خواهد یافت. این بازار تنها محدود به آب شرب نیست بلکه صنایع، کشاورزی گلخانه‌ای و حتی تأمین آب برای سیستم‌های خنک‌کننده در دیتاسنترها نیز از مشتریان بالقوه این فناوری هستند. بنابراین فناوری آب تبدیل به یک حوزه استراتژیک شده است که برتری در آن می‌تواند قدرت ژئوپلیتیک ایجاد کند. حضور پررنگ نمایندگان دولت‌ها و سرمایه‌گذاران خطرپذیر در هر رویداد آب نشان از این واقعیت دارد که دوران تحقیقات صرفاً آکادمیک در این حوزه به سر آمده و اکنون زمان پیاده‌سازی و اجرا در مقیاس‌های بزرگ است. البته نباید انتظار داشت که این تغییر یک‌شبه رخ دهد؛ نفوذ فناوری‌های جدید در بازار آب که بازاری سنتی و محافظه‌کار است معمولاً زمان‌بر است اما شتاب تحولات در حوزه مواد پیشرفته به قدری زیاد است که کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند تا پایان دهه جاری میلادی دستگاه‌های استحصال آب از جو به یکی از لوازم خانگی معمول در بسیاری از مناطق خشک جهان تبدیل شوند. ادغام این سیستم‌ها با پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک نیز یک ایده درخشان دیگر است که اخیراً مطرح شده و امکان تولید همزمان آب و برق را فراهم می‌کند. این سیستم‌های هیبریدی می‌توانند استقلال کامل انرژی و آبی را برای ساختمان‌ها فراهم کنند و مفهوم ساختمان‌های سبز را ارتقا دهند. در نهایت موفقیت نهایی فناوری آب مبتنی بر MOF در گرو ایجاد زنجیره تأمین مطمئن و ارزان برای مواد اولیه و همچنین آموزش نیروی متخصص برای نصب و نگهداری این سیستم‌هاست. ما نیاز به تکنسین‌هایی خواهیم داشت که هم با اصول مکانیک سیالات آشنا باشند و هم درک درستی از ماهیت شیمیایی این مواد داشته باشند.

برای ایران که کشوری پهناور با اقلیم‌های متنوع و اغلب خشک است بومی‌سازی زنجیره ارزش این فناوری از تولید مواد اولیه تا ساخت دستگاه‌های نهایی یک فرصت طلایی برای اشتغال‌زایی و خلق ثروت است. ما نباید تنها مصرف‌کننده این فناوری باشیم بلکه با تکیه بر منابع غنی نفت و گاز و صنایع پتروشیمی که می‌توانند پیش‌سازهای لازم برای تولید MOF ها را تأمین کنند باید به یکی از صادرکنندگان اصلی تجهیزات استحصال آب از جو در منطقه تبدیل شویم. شرکت در هر رویداد آب منطقه‌ای و جهانی و ارائه دستاوردهای محققان ایرانی می‌تواند جایگاه کشور را در این عرصه تثبیت کند. چالش‌ها وجود دارند و انکارناپذیرند از هزینه‌های بالا گرفته تا پیچیدگی‌های فنی تولید انبوه اما تاریخ علم نشان داده است که هیچ مانعی در برابر نیاز حیاتی بشر و قدرت نوآوری ذهن انسان دوام نمی‌آورد. همانطور که روزی شیرین‌سازی آب دریا بسیار گران و دور از دسترس بود و امروز بخش بزرگی از آب شرب کشورهای حاشیه خلیج فارس را تأمین می‌کند استحصال آب از جو نیز مسیر مشابهی را طی خواهد کرد با این تفاوت که این بار فناوری آب بسیار هوشمندتر، کم‌مصرف‌تر و سازگارتر با محیط زیست است. آینده صنعت آب در آسمان‌ها نوشته شده است و موادی که امروز در آزمایشگاه‌ها متولد می‌شوند فردا در خانه‌های ما حیات‌بخش خواهند بود. این چشم‌انداز روشن انگیزه‌ای است که پژوهشگران و صنعتگران را وا می‌دارد تا با وجود تمام سختی‌ها و شکست‌های احتمالی به تلاش خود ادامه دهند و هر رویداد آب را به جشنی برای یک گام به جلو تبدیل کنند. مسیری که از جایزه نوبل آغاز شده است به رودخانه‌ای خروشان از نوآوری تبدیل شده که مقصد نهایی آن جهانی است که در آن هیچ‌کس به خاطر نبود آب رنج نخواهد کشید.