آب، انرژی و محیط‌زیست

آب، خاک و هوا سه عنصر اصلی حیات بشر و حفاظت از آنها لازمه تداوم زندگی سالم است. با وجود این اهمیت، نیاز روزافزون بشر موجب دخالت در طبیعت و ایجاد تغییرات شده، به گونه‌ای  که امروزه تخریب و آلودگی آب، خاک و هوا یک تهدید جدی برای حال و آینده بشر در مقیاس‌های محلی، منطقه‌ای و جهانی است.

پدیده‌هایی همچون تغییر اقلیم، وقوع سیل و خشکسالی، گرد و غبار، تشدید فرسایش و تخریب خاک، گسترش آلاینده‌ها در چرخه منابع آب و در نتیجه ورود آنها به چرخه غذایی و سیستم تنفسی از جمله این تهدیدات به شمار می‌آید. بنابراین، امروزه حفاظت از آب، خاک و هوا نیازمند عزم ملی، منطقه‌ای و جهانی است. کشور ایران با قرار گرفتن در منطقه راهبردی خاورمیانه در این حرکت ملی و جهانی نقش کلیدی دارد. لذا مشارکت کشور در توسعه فناوری‌های مورد نیاز، تلاش مضاعفی را می‌طلبد.

از آنجا که موضوعات آب، خشکسالی، فرسایش و محیط زیست موضوعات گسترده ای است و در کشور دستگاه‌های اجرایی متعددی را به عنوان متولی دارد، هماهنگی بین این دستگاه‌ها مقدمه‌ای ضروری برای هم‌افزایی و همگرایی در دستیابی به فناوری‌های مورد نیاز و به‌کارگیری آنها است. کارگروه تخصص فناوری‌های آب، خشکسالی، فرسایش و محیط زیست معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری با هدف ایجاد هماهنگی، هم‌افزایی و یافتن حلقه‌های مفقوده بین نهادهای علمی، فناوری، اقتصادی و فرهنگی فعال کشور در زمینه فناوری‌های حفظ منابع آب، مقابله و سازگاری با خشکسالی و غیره ایجاد شد.

در این کارگروه تلاش های زیادی برای توسعه این فناوری‌ها صوت گرفته است که از آن جمله می توان به برنامه‌هایی چون توسعه فناوری‌های مرتبط با تصفیه و نمک زدایی آب، الکترودیالیز، تولید میکرو فیلترها و اولترا فیلترهای تصفیه آب، روش های نوین حرارتی در نمک زدایی آب، فناوری های مرتبط با بهینه سازی آب و انرژی در طراحی، ساخت و بهره برداری از گلخانه‌ها، بهره برداری از زه‌آب های کشاورزی و پساب های صنعتی در توسعه عملیات شورورزی و توسعه فناوری های اکتشاف، استحصال و بهره برداری از منابع جدید آب برای مصارف مختلف شرب، صنعت و کشاورزی اشاره کرد.

به گفته نادرقلی ابراهیمی دبیر این کارگروه، «تولید انواع مالچ های غیرنفتی و سازگار با محیط زیست با هدف تثبیت کانون های گرد و غبار،  بهره برداری از انواع سیستم های مدیریت توزیع و کاربرد آب در مزرعه، بومی سازی و توسعه فناوری طراحی، ساخت، اجرا و بهره برداری از قفس های پرورش ماهی در دریا، ایجاد ارزش افزوده و تولید محصولات فرآوری شده از انواع پسماندها، فاضلاب ها و ضایعات کشاورزی، خانگی، الکترونیکی و صنعت، اجرای طرح های کوچک مقیاس فناورانه در حوزه های مرتبط با هدف ایجاد اشتغال و توسعه کشت انواع گونه های گیاهی مقاوم به خشکی با هدف بیابان زدایی و ایجاد ارزش افزوده با تولید محصولات فرآوری شده از دیگر برنامه‌های بلندمدت این کارگروه است.»

طراحی و تولید پمپ‌های فشار قوی و توربوشارژر برای سامانه‌های آب‌شیرین کن

یکی از اقدامات این کارگروه در سال 98، حمایت از طراحی و تولید پمپ‌های فشار قوی و توربوشارژر برای سامانه‌های آب‌شیرین کن بود. فناوری ساخت پمپ های فشار قوی و توربوشارژرهای مورد استفاده در سیستم های اسمز معکوس در اختیار چند شرکت مطرح ژاپنی، اروپایی و امریکایی است که به دلیل شرایط تحریم، امکان همکاری با شرکت های مذکور و انتقال دانش فنی به داخل کشور فراهم نیست. ابراهیمی درباره این طرح، می‌گوید: «در حال حاضر با تکیه بر توانمندی و تلاش متخصصان داخلی، طراحی و تولید نیمه صنعتی پمپ فشارقوی و توربوشارژر و آزمون‌های لازم با موفقیت طی شده است. محصول نهایی طرح، تولید پمپ طبقاتی فشارقوی و توربوشارژر بازیابی انرژی است که با تولید این محصولات تمامی فناوری‌های طراحی و ساخت قطعات و تجهیزات مورد نیاز توسط یک شرکت دانش بنیان داخلی بومی‌سازی می شود.»

«توسعه فناوری نمک‌زدایی به روش الکترودیالیز معکوس» نیز پروژه دیگر این گروه است. سامانه های شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز معکوس از مهم‌ترین، سامانه‌های مورد استفاده در دنیا برای تولید آب شرب استاندارد از آب‌های لب‌شور سطحی و زیر زمینی به حساب می‌آید. در این روش از جریان الکتریسیته به منظور جهت دادن به یون‌های موجود در آب و در نتیجه حذف آنها از جریان آب اصلی استفاده می‌کند. با حمایت این کارگروه، در حال حاضر پایلوت‌هایی برای تامین آب شرب مناطق روستایی در استان‌های خوزستان و بوشهر و سایر مناطق کشور اجرا شده و با تجاری‌سازی این فناوری انتظار می‌رود در آینده به شکل وسیع‌تری برای تامین آب شرب مورد استفاده قرار گیرد.

از دیگر طرح‌های این کارگروه می توان به توسعه فناوری‌های غشای سرامیکی سیلیکون کارباید اشاره کرد. کاری که با تلاش یک شرکت دانش بنیان در حال اجرا است و به جداسازی املاح در فرآیندهای تصفیه آب به صورت فیزیکی، شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و غیره کمک می کند.  انتظار می رود با بومی سازی این فناوری و توسعه آن گامی جدید در فرآیند تصفیه آب برداشته شود.

استحصال آب باران از سطوح آبگیر برای تولید آب دیونیزه

یکی از فناوری‌های نوین در حوزه آب، استحصال آب باران از سطوح آبگیر برای تولید آب دیونیزه است. توسعه این فناوری در اولویت کاری کارگروه آب، خشکسالی، فرسایش و محیط زیست قرار گرفته است. ابراهیمی درباره اهمیت این طرح، می‌گوید: « با توجه به اینکه حجم قابل توجهی از بارش باران کشور در شمال کشور است و این شهرها هوای پاک و سالمی دارند، آب باران از کیفیت بسیار خوبی برخوردار است. با این‌حال متاسفانه این منابع طبیعی آب شیرین در نهایت از طریق روان آب ها و شیروانی‌های ساختمان‌ها وارد دریا شده و تبدیل به آب لب شور می شود. از این رو این طرح با هدف استفاده بهینه از آب باران، کاهش هزینه‌های صرف شده برای تولید آب دیونیزه، کاهش قیمت نهایی محصول و کاهش هدر رفت آب شهری مطرح شده است تا با جمع آوری آب باران از سطوح بارانگیر و تصفیه آن به کمک فیلترهای مختلف محصولاتی تولید شود که می تواند گامی موثر در راستای بهینه سازی مصرف آب و انرژی باشد.»

استحصال آب باران از سطوح آبگیر برای تولید آب آشامیدنی نیز طرح دیگری است که با تلاش این کارگروه به ثمر نشسته است. این سیستم، به اصطلاح یک روش سبز و مقرون به صرفه برای جمع‌آوری آب باران و روان آبها است. این کار و ذخیره آب باران برخلاف سیستم‌های بزرگ و متمرکز مانند سدها، نیاز به سرمایه‌گذاری زیاد و فناوری پیشرفته ای ندارد و در ابعاد کوچک قابل اجرا است.

توسعه فناوری‌های شورورزی

یکی از مهم‌ترین معضلات و چالش‌هایی که کشورمان با آن دست و پنجه نرم می کند، وجود مناطق خشک و غیرقابل کشتی است که به وسعت زیادی در کشور پراکنده هستند. اما اگر از همین مناطق به ظاهر غیرقابل کاربردی، درست استفاده شود و فناوری‌های نوین به کار آید، می توان ارزش افزوده تولید و به شکوفایی اقتصاد کشور کمک کرد. بر همین اساس یکی از اولویت‌های معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در چند سال اخیر توسعه فناوری‌های شورورزی است.

بنا به گفته رییس کارگروه آب، خشکسالی، فرسایش و محیط زیست، «شورورزی عبارت است از تولید پایدار و اقتصادی محصولات کشاورزی با استفاده از منابع آب و خاک شوری که کشاورزی مرسوم در آن ها یا اقتصادی و یا پایدار نیست.»

وی ادامه می‌دهد: «اهلی سازی گیاهان متحمل به شوری که در حال حاضر در رویشگاه های طبیعی شور و خشک می رویند، آن ها را به عنوان گیاهان زراعی جدیدی معرفی کرده است که تحت تنش های محیطی ایجاد شده توسط شوری و خشکی محصول رضایت بخش تری تولید می کنند. در حال حاضر پایلوت تثبیت کانون‌های فوق بحرانی تولید گرد و غبار با استفاده از منابع زه آب دشت آزادگان در پایین دست حوزه کرخه در سطح 50 هکتار در حال بهره برداری است.»

در این پایلوت از زه آبهای شور و بسیار شور پروژه های آبیاری و زهکشی دشت آزادگان به منظور تولید چوب، علوفه، مواد پروتئینی و آبزیپروری استفاده می شود همچنین بخشی از اراضی یکی از کانون های فوق بحرانی تولید گرد و غبار با همین روش، تثبیت شده است.

تثبیت حفظ و احیاء منابع طبیعی

توسعه فناوری‌های بیومهندسی و بیومکانیکی در تثبیت حفظ و احیاء منابع طبیعی نیز پروژه دیگری است که با حمایت‌های معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در حال اجرا است. با به کارگیری فناوری های بیومکانیکی و بیومهندسی می توان ضمن ایجاد پوشش گیاهی، شرایط را برای کنترل فرسایش و ذخیره نزولات جوی، کاهش تبخیر و افزایش سطح درآمد فراهم کرد. مهمترین هدف توسعه فناوری‌های مذکور می توان به معرفی روشهای بیومهندسی و بیومکانیکی و ارائه مدل اقتصادی تثبیت، احیا، حفاظت و بهره برداری از منابع طبیعی اشاره کرد. این کار نیز در قالب یک طرح آزمایشی و با حمایت معاونت علمی و فناوری در حال اجرا است.

ایجاد سد ترکیبی زیرزمینی

یکی از فناوری‌های نوینی که معاونت علمی به دنبال توسعه آن است، فناوری ایجاد سد ترکیبی زیرزمینی و آب بندان آبشاری است. سدهای زیرزمینی سازه‌هایی هستند که جریانهای زیرقشری و یا آبهای زیرزمینی را مسدود می کنند و سبب ایجاد ذخایر آبی در زیر زمین می شوند. آن طور که ابراهیمی می‌گوید: «برای اجرایی شدن این طرح در کشور، مطالعات زمین‌شناسی، مرفولوژی، نقشه برداری و مطالعات زیر سطحی به کمک فناوری ژئوالکتریک و ژئو رادار قبل و بعد از احداث سد زیرزمینی برای مشخص کردن بهترین مکان و ارزیابی عملکرد سد زیرزمینی انجام شده است.»

ساماندهی خشکه رودها برای استحصال آب و ایجاد عرصه های تولید گیاهی، توسعه فناوری طراحی و ساخت گلخانه‌های دریایی و توسعه فناوری طراحی و ساخت استخرهای کوچک مقیاس پرورش آبزیان نیز از دیگر پروژه‌های مهم این کارگروه است که سال 99 زمینه توسعه بیشتر آنها در کشور فراهم شد.

ساخت براکت تزریقی قفس‌های پرورش ماهی

اما یکی از پروژه های اثرگذار این کارگروه در اقتصاد کشور، طرح قالب براکت تزریقی قفس‌های پرورش ماهی است. مهم‌ترین قطعه مورد استفاده در قفس‌های پرورش ماهی قطعه‌ای است که لوله‌های سازنده قفس را به هم متصل و نیروی وارد به تور را به خطوط مهار منتقل می‌کند. این محصول با حمایت های معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری تولید بومی شده است.

رییس کارگروه آب، خشکسالی، فرسایش و محیط زیست درباره این طرح استراتژیک در کشور، بیان می کند: « تزریق پلاستیک برای ساخت براکت، بهترین روش است، چرا که قطعه‌ای یکپارچه تولید می شود که در برابر رشد ترک بسیار مقاوم است. چالش اصلی تولید براکت‌های تزریقی علاوه بر مواد، قالب قطعه است. توجه به این که این قطعه به نوعی قطعه استراتژیک صنعت پرورش ماهی در قفس محسوب می‌شود، ضروری است که دانش فنی طراحی و ساخت و زیرساخت تولید آن در کشور ایجاد شود.»

وی می گوید: « هدف اصلی از اجرای این طرح، طراحی و تولید براکت و تامین سایر تجهیزات مورد نیاز و استقرار قفس‌های پرورش ماهی در آبهای جنوب کشور است که توسط متخصصان داخلی و در قالب یک شرکت دانش‌بنیان در حال اجرا است. علاوه بر طراحی و شبیه‌سازی قطعه براکت، شبیه‌سازی سازه و تور قفس پرورش ماهی در دریا و همین طور توسعه مواد پلیمری با به‌کارگیری مواد نانو توسط شرکت‌های دانش‌بنیان نیز در حال بررسی و اجرا است.»

توسعه و کشت کاکتوس و تولید محصولات فرآوری شده، تولید مالچ های غیرنفتی و سازگار با محیط زیست برای کاهش آلایندگی‌های محیطی، تولید مصالح سبک از ماسه بادی، انتقال و بومی سازی فناوری های مرتبط با بازیافت و امحاء پسماند الکترونیک، تولید خوراک دام فرآوری شده از سرشاخه نیشکر، روش های مدرن و فناورانه تولید متراکم آبزیان سخت پوستان و توسعه فناوری های نوین در طراحی و ساخت گلخانه ها، از دیگر طرح های این کارگروه است که در سال 99 توسعه یافت.

مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری