فناوری‌های سبز چگونه آینده تصفیه فاضلاب و بازیابی آب را تغییر می‌دهند؟

به گزارش زیست آنلاین،آینده تصفیه فاضلاب تنها به حذف آلاینده‌ها محدود نمی‌شود؛ بلکه فناوری‌های نوین به دنبال کاهش مصرف انرژی، محدود کردن تولید پسماند و بازیابی مواد ارزشمند از جریان فاضلاب هستند. این رویکرد می‌تواند نقش مهمی در مدیریت بحران آب و توسعه اقتصاد چرخشی ایفا کند.

میکا سیلانپا، پژوهشگر فنلاندی حوزه آب و محیط‌زیست و همکار بنیاد علم و فناوری مصطفی(ص)، در پژوهش‌های خود بر فناوری‌های نوین تصفیه آب، شیمی سبز، فرآیندهای الکتروشیمیایی و نانوجاذب‌ها تمرکز دارد.
به گفته وی، حدود ۸۰ درصد فاضلاب تولیدشده در جهان بدون تصفیه وارد محیط‌های آبی می‌شود؛ روندی که با افزایش جمعیت، توسعه شهرنشینی و رشد فعالیت‌های صنعتی می‌تواند فشار بیشتری بر منابع آب وارد کند.

سیلانپا معتقد است یک فرآیند تصفیه زمانی راه‌حل کامل محسوب نمی‌شود که حذف یک آلاینده، به تولید حجم زیادی پسماند یا مصرف بالای انرژی منجر شود. از این‌رو، فناوری‌های آینده باید علاوه بر افزایش راندمان حذف آلاینده‌ها، امکان بازیابی فلزات، مواد مغذی و سایر ترکیبات ارزشمند موجود در فاضلاب را نیز فراهم کنند.

آب طبیعی تنها از مولکول‌های هیدروژن و اکسیژن تشکیل نشده است و ترکیبات معدنی، مواد آلی، میکروارگانیسم‌ها و انواع آلاینده‌ها را در خود دارد. میزان و نوع این ترکیبات نیز تحت تأثیر دما، فصل، شرایط اقلیمی و فعالیت‌های انسانی تغییر می‌کند.
مواد آلی طبیعی می‌توانند رنگ و بوی آب را تغییر دهند، موجب گرفتگی غشاهای تصفیه شوند، با فلزات سنگین ترکیب تشکیل دهند و در فرآیند گندزدایی، محصولات جانبی خطرناک ایجاد کنند. به همین دلیل، شناخت برهم‌کنش میان اجزای آب برای طراحی سامانه‌های تصفیه کارآمد ضروری است.

این پژوهشگر بر این باور است که هیچ فناوری واحدی قادر به حل همه مشکلات تصفیه آب نیست و آینده این حوزه به توسعه فرآیندهای یکپارچه و ترکیبی وابسته است. غشاها، انعقاد و لخته‌سازی، جذب و اکسیداسیون پیشرفته، هرکدام مزایا و محدودیت‌هایی دارند و باید متناسب با نوع آلاینده و شرایط آب در کنار یکدیگر به کار گرفته شوند.

یکی از محورهای پژوهشی سیلانپا، استفاده از فناوری‌های مغناطیسی در تصفیه آب است. در این روش، نانوذرات مغناطیسی با سطح تماس گسترده، آلاینده‌هایی مانند فلزات سنگین و رنگ‌های صنعتی را جذب می‌کنند.
پس از پایان فرآیند، این ذرات با اعمال میدان مغناطیسی از آب جدا می‌شوند. این ویژگی می‌تواند زمان جداسازی جاذب‌ها و هزینه تجهیزات مورد نیاز برای تصفیه را کاهش دهد و به توسعه روش‌های سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر کمک کند.

فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته نیز از زمینه‌های مهم فعالیت علمی سیلانپا به شمار می‌روند. در این فرآیندها، رادیکال‌های هیدروکسیل با واکنش‌پذیری بالا برای تجزیه طیف گسترده‌ای از ترکیبات آلی تولید می‌شوند.
اوزون، پراکسید هیدروژن، نور فرابنفش و کاتالیزورها از جمله ابزارهایی هستند که می‌توانند در تولید این رادیکال‌ها به کار روند. با این حال، ارزیابی هزینه، مصرف انرژی، محدودیت‌های فنی و امکان استفاده صنعتی از این فناوری‌ها، در کنار میزان حذف آلاینده‌ها اهمیت دارد.

بخشی از پژوهش‌های این محقق به استفاده از پسماندهای زیستی در تصفیه آب اختصاص دارد. موادی مانند پوسته میگو، خرچنگ و پوست برخی میوه‌ها می‌توانند پس از فرآوری، به جاذب‌هایی کم‌هزینه و در دسترس تبدیل شوند.
کیتوسان، پلیمری طبیعی حاصل از کیتین موجود در پوسته سخت‌پوستان، به دلیل زیست‌تخریب‌پذیری، غیرسمی بودن و داشتن گروه‌های عاملی فعال، ظرفیت بالایی برای حذف فلزات سنگین، رنگ‌های صنعتی و برخی ترکیبات دارویی از آب دارد.
همچنین استفاده از پسماندهای کشاورزی مانند پوست موز، پرتقال و پوملو نشان می‌دهد موادی که معمولاً به عنوان زباله دور ریخته می‌شوند، می‌توانند در چارچوب اقتصاد چرخشی به مواد اولیه تصفیه آب تبدیل شوند.

یکی از چالش‌های اصلی فناوری‌های نوین آب، انتقال آنها از مقیاس آزمایشگاهی به مرحله بهره‌برداری صنعتی است. یک فناوری، حتی در صورت برخورداری از عملکرد علمی مناسب، زمانی می‌تواند در حل بحران آب مؤثر باشد که از نظر هزینه، دسترسی به مواد اولیه، مصرف انرژی، مدیریت پسماند و امکان نگهداری نیز قابل قبول باشد.
رویکرد فناوری سبز تلاش می‌کند علاوه بر پاک‌سازی آب، از هدررفت منابع جلوگیری کند. در این چارچوب، آب، انرژی و پسماندهای زیستی به‌عنوان منابعی قابل استفاده دوباره دیده می‌شوند؛ رویکردی که می‌تواند مسیر توسعه پایدار سامانه‌های تصفیه آب و فاضلاب را هموار کند./ایرنا