استفاده از آب دریا در معادن با فناوری‌های نوین
آب کم نیست، شور است
گروه معادن - تامین آب مورد نیاز برای واحدهای معدنی و صنایع معدنی، یکی از مهم‌ترین مشکلات در حال حاضر بخش معدنی جهان است؛ مشکلی که برخی از کارشناسان از آن با نام بحران آب نام می‌برند.
به گزارش ماین نیوز، این بحران با کاهش عیار معادن و افزایش واحدهای فرآوری در کشورهای مختلف، شدیدتر خواهد شد. ضمن آنکه در کشوری مانند ایران که منابع آب مورد نیاز معادن و صنایع معدنی را به دشواری می‌توان فراهم کرد، تامین آب اهمیتی بسیار بیشتر پیدا می‌کند.آب دریا یکی از منابعی است که بشر در دهه‌های گذشته به آن توجه کرده و اکنون در برخی از کشورها برای تامین آب مورد نیاز بخش معدن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پیشرفت و تجربه موفق آن در سال‌های گذشته باعث شده که دانشمندان و فعالان معدنی و حتی دولت‌ها به طور گسترده روی پروژه‌های تحقیقاتی و عملیاتی ایجاد واحدهای آب‌شیرین‌کن سرمایه‌گذاری می‌کنند؛ واحدهایی که به‌ویژه آب برای کارخانه‌های تولید فولاد و نیروگاه‌ها را تامین می‌کنند. به نظر می‌رسد که طرح‌ها و پروژه‌های تحقیقاتی کنونی جهان، آینده درخشانی برای استفاده گسترده از آب دریا ترسیم می‌کنند.
وب‌سایت علمی «کوارتز» به تازگی از دستاورد جدید دانشمندان در حوزه آب‌شیرین‌کن‌ها خبر داد. آنها به این موضوع پی برده‌اند که مولیبدن به افزایش بازدهی تبدیل آب دریا به آب شیرین قابل آشامیدن کمک می‌کند!
نیاز به آب شیرین در ایران و جهان
ایران و بسیاری از کشورهای دنیا دچار پدیده‌ای به نام کم‌آبی و خشکسالی است. بر اساس آمار سازمان ملل متحد، سالانه جنگ‌های زیادی در نواحی خشک برای دسترسی بیشتر به آب شیرین رخ می‌دهد که منجر به مرگ یک نفر از هر ۱۰ انسان در این مناطق شده و متاسفانه تا سال ۲۰۲۵م و با تشدید خشکسالی، این آمار ۲ برابر می‌شود.
در ایران به دلیل این مشکلات، مدت‌ها است که طرح‌هایی درباره انتقال آب دریای خزر یا خلیج‌فارس به مناطق مرکزی و جنوبی ایران شنیده می‌شود. هر چند، پروژه انتقال آب دریای خزر لغو شده است، هنوز هم طرح‌های انتقال آب از خلیج‌فارس در دست بررسی است. با این حال به دلیل ابهام‌ها و مشکلاتی که در سر راه وجود دارد، این طرح‌ها به نتیجه نرسیده‌اند. این وضعیت در حالی است که مناطق مرکزی ایران که بهشت معادن و صنایع معدنی کشور هستند، به طور گسترده و در تمام مراحل تولید محصولات معدنی خود نیاز به آب دارند. اگر بتوان واحدهای آب‌شیرین‌کن را توسعه داد، می‌توان انتظار داشت که طرح‌های انتقال آب به مراکز مرکزی ایران با سرعت بیشتری پیگیری شوند.
تامین آب از دریا
یکی از روش‌های تامین آب برای معادن و صنایع معدنی جهان، استفاده از آب شور دریاها است. فناوری موجود به نام «اسمز معکوس» مدت‌هاست در حال استفاده می‌باشد. نحوه کار این فناوری ساده است. در واقع یک مخزن آب، یک دیوار نازک بین آب شور دریا و آب شیرین نصب می‌کنند که دارای حفره‌های بسیار ریز در آن است به گونه‌ای که ملکول‌های آب از آن عبور می‌کند و نمک از آن عبور نمی‌کند!
با اعمال فشار مثبت اندک، آب از این دیواره عبور می‌کند و آب شیرین تولید می‌شود. البته پیش از این فرآیند، با فرآیندهای فیلتراسیون، بسیاری از جلبک‌ها و ذرات معلق درشت شناور در آب دریا از آن جدا شده و آماده فرآیند نهایی شیرین‌سازی می‌شوند.
اما وقتی به این دیوارها با میکروسکوپ نگاه کنیم چیز دیگری می‌بینیم. ضخامت این دیوار به قدری زیاد است که در عمل انرژی زیادی برای حرکت ملکول‌های آب به درون آن مصرف می‌شود؛ مشابه گذشتن از یک تونل باریک و عمیق.
دانشمندان دانشگاه «ایلینویز» امریکا برای رفع مشکل فوق، از مولیبدن استفاده کرده‌اند. به گونه‌ای که «دی‌سولفیدمولیبدن» را به صورت دیوار حفره‌دار بسیار نازک‌تر ایجاد کرده و در مخزن نصب و با انرژی بسیار کمتر و بازدهی بالاتر، آب از این لایه عبور می‌کند و تبدیل به شیرین می‌شود. نکته جالب اینکه چون دیواره نازک‌تر است، احتمال گرفتن آن به‌وسیله ذرات نمک کاهش یافته و عمر این لایه‌ها افزایش پیدا می‌کند. ضمن آنکه دی‌سولفیدمولیبدن از استحکام بالایی نسبت به لایه گرافیت (که اکنون به طور گسترده در واحدهای آب‌شیرین‌کن استفاده می‌شود) برخوردار است که می‌تواند از پارگی آن به مرور زمان جلوگیری شود.
تاریخچه واحدهای آب شیرین‌کن
قدمت واحدهای آب شیرین‌کن و استفاده از آب شور دریا برای استفاده‌های خانگی و صنعتی به اواخر سال‌های دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰میلادی بازمی‌گردد. از آن زمان واحدهای عملیاتی گسترش یافتند و دامنه کاربرد آنها هم روز به روز افزایش یافت. در ابتدا از اسمز معکوس برای نمک‌زدایی از آب دریا و آب شور استفاده می‌شد. افزایش تقاضاهای صنعتی برای حفظ آب، کاهش مصرف انرژی، کنترل خوردگی و بازیافت مواد مفید از جریان‌های پساب، باعث ایجاد کاربردهای جدید برای این فناوری شدند.
در کنار این موارد، پیشرفت دانش بیوفناوری و داروسازی، همگام با توسعه ممبرین (دستگاه تصفیه آب) باعث شد که روش استفاده از این دستگاه‌ها به عنوان مرحله مهمی در عملیات جداسازی گسترش پیدا کند و روز به روز در صنایع مختلف جهان و به ویژه بخش معدن، کاربرد پیدا کند. پیش از آن، شاید تنها راه موجود برای شیرین‌سازی آب دریا، تقطیر آن بود که به دلیل انرژی زیاد مورد نیاز برای آن و افت حرارتی محصولات، در بسیاری از موارد به صرفه نبود.
با این حال، دستگاه‌های آب‌شیرین‌کن جدید در دهه‌های گذشته همواره بهبود یافته‌اند و رشد و توسعه آنها هنوز ادامه دارد.
آب شیرین‌کن برای معادن ایران
جواد تمنانلو، محقق دانشگاه درباره استفاده از آب‌شیرین‌کن‌ها در واحدهای معدنی گفت: در حال حاضر، بسیاری از کشورهای حاشیه خلیج‌فارس برای تامین آب مورد نیاز صنایع معدنی خود از آب شور دریا استفاده می‌کنند. این امر با استفاده از دستگاه‌ها و مراکز آب شیرین‌کن صنعتی امکانپذیر است. ایران هم می‌تواند از تجربه موفق آنها استفاده کرده و میزان قابل‌توجهی از آب معادن و صنایع معدنی مورد نیاز خود را از دریا تامین کند. این هدف با توجه به مرز آبی طولانی کشور (به ویژه در جنوب کشور که مرکز تمرکز بسیاری از واحدهای معدنی است)، امکانپذیر است. ضمن آنکه به دلیل تمرکز کشور بر توسعه کارخانه‌های فولادسازی میدرکس و رسیدن به تولید ۵۵ میلیون تن فولاد در سال ۱۴۰۴، آب مصرفی در واحدهای فولادسازی به شدت افزایش می‌یابد و برای تامین آب مورد نیاز آنها باید از دریا استفاده کرد.
وی ادامه داد: با توجه به این یافته جدید دانشمندان که بهره‌وری مراکز آب‌شیرین‌کن را افزایش می‌دهد، می‌توان انتظار داشت که در آینده با سهولت بیشتری بتوان از «آب شور» و «لب‌شور» استفاده کرد. تمنانلو در پاسخ به این سوال که آیا در حال حاضر فناوری ساخت این دستگاه‌ها و واحدها در کشور وجود دارد، گفت: متاسفانه با وجود تلاش محققان و شرکت‌های تولیدی فعال در این حوزه، هنوز امکان شیرین کردن آب در مقیاس تجاری و استفاده آن در معادن و صنایع معدنی کشور وجود ندارد.
این کارشناس و محقق دانشگاه در پایان تصریح کرد: با این حال، می‌توان از فناوری و توان ساخت دیگر کشورها و به ویژه کشورهای اروپایی برای ساخت واحدهای آب‌شیرین‌کن، استفاده کرد. این موضوع با توجه به رفع تحریم‌های اقتصادی، آمادگی کشورهایی مانند آلمان برای همکاری فنی و علمی در معادن و صنایع معدنی و همچنین دست به گریبان بودن کشور با مشکلات تامین آب مورد نیاز واحدهای تولیدی، تصمیمی بسیار عاقلانه است.
پیش از این هم، عباس رنجبر، مدیر زیرساخت‌های ایمیدرو نیز ایجاد واحدهای شیرین‌سازی آب را یکی از زمینه‌های ممکن همکاری با کشورهای اروپایی (به ویژه آلمان و فرانسه) عنوان کرده بود. وی گفته بود: اضافه بر آنکه می‌توان از دانش اروپا درباره استراتژی‌های مدیریت منابع آب و انرژی برای کاهش مصرف آب و انرژی در معادن و صنایع معدنی کشور استفاده کرد، امکان طراحی و ساخت مراکزی که بهره‌برداری از آب شور و لب‌شور را در معادن و صنایع معدنی کشور فراهم کند، هم وجود دارد.