روش‌های حرارتی، غشایی و هیبریدی سه روش متداول شیرین‌سازی آب در دنیا هستند. با توجه به وجود نیروگاه‌های متعدد برق و سواحل طولانی در مناطق جنوبی کشور و مزایای روش هیبریدی، گزینه‌ی بهینه برای تولید آب شیرین در این مناطق استفاده از روش‌های هیبریدی است.
کشور ما طبق دسته‌بندی اقلیمی جزو مناطق خشک حساب می‌شود و مقدار بارندگی کمی دارد. نبود مدیریت و برنامه‌ریزی صحیح، موجب شده است کشور در سال‌های اخیر با پیامدهای ناشی از کمبود آب مثل خشک شدن دریاچه‌ها و صدمه به کشاورزی مواجه شود. با اقداماتی مثل کاهش تلفات انتقال و صرفه‌جویی در مصرف آب، می‌توان تا حد مناسبی مصرف را کاهش داد. اما با توجه به رشد اقتصادی و جمعیتی کشور این به تنهایی کافی نیست و نیاز به منابع جدید احساس می‌شود. یکی از اقدامات مؤثر، نمک‌زدایی یا شیرین‌سازی آب است. در فرآیند نمک‌زدایی از طریق جدا کردن نمکهای محلول موجود در آب شور یا لبشور، آب قابل مصرف تولید می‌شود. اگرچه از فناوری‌‌های نمک‌زدایی می‌توان برای مصارف مختلف استفاده کرد، اما امروزه از آن بیشتر برای تولید آب آشامیدنی برای مصارف شهری و خانگی استفاده می‌شود. همچنین از پساب شیرینشده با فناوری‌‌های نمک‌زدایی، می‌توان در کشاورزی و صنعت بهره برد.
برای نمک‌زدایی، فناوری‌‌های مختلفی به کار می‌رود. روش‌های متداول، به دو دستهی کلی فرآیندهای حرارتی و فرآیندهای غشایی تقسیم میشوند. از ترکیب این دو دسته، روشی جدید به نام هیبریدی، به وجود می‌آید. در این نوشتار، این نوع فرایندها به اجمال معرفی خواهند شد.
1- فرایندهای حرارتی شیرین‌سازی آب
در این فرآیندها با استفاده از انرژی حرارتی آب شور تبخیر و سپس بخار تولید شده، تقطیر و به آب تقریباً خالص تبدیل می‌شود. با توجه به اینکه در این روش آب مقطر تولید می‌شود در صورت نیاز طی فرایند تصفیه‌ی تکمیلی، به این آب املاحی اضافه می‌شود تا به آب قابل شرب یا آب قابل مصرف در موارد دیگر تبدیل شود. فرآیندهای حرارتی نسبت به فرآیندهای غشایی انرژی حرارتی بیشتری نیاز دارند اما برق کمتری مصرف می‌کنند. منبع این حرارت، بخار آبی است که میتواند مستقیماً توسط سوزاندن سوخت یا با استفاده از حرارت مازاد نیروگاه‌های برق تولید شود.
یکی از مزایای آب شیرین‌کن‌های حرارتی این است که می‌توان با تأسیس این واحدها در کنار نیروگاه‌های برق، از حرارت تلف شده در نیروگاه‌ها برای تبخیر آب استفاده کرد که به آن واحد تولید هم‌زمان برق و آب گفته می‌شود. در این صورت با توجه به عدم نیاز به انرژی حرارتی جدید،بازده حرارتی افزایش و هزینههای نمک‌زدایی بسیار کاهش مییابد. در کشور ما با توجه به وجود نیروگاه‌های متعدد برق در نزدیکی سواحل جنوبی، امکان احداث واحدهای تولید هم‌زمان برق و آب وجود دارد.
از روش‌های حرارتی نمک‌زدایی آب دریا، به فراوانی در منطقهی غرب آسیا استفاده می‌شود. به طوری که در این منطقه در سال 2013، به طور متوسط روزانه 15.9 میلیون متر مکعب آب توسط این فرایندها شیرین شده است. در کشورهای عربی خلیج فارس، واحدهای عظیم نمک‌زدایی از نوع حرارتی ساخته شده است. برای مثال نیروگاه «الخُبَر» در عربستان سعودی و «ام النار» در امارات، به ترتیب دارای ظرفیت‌های 811 هزار و 394 هزار متر مکعب در روز تولید آب شیرین هستند.
شکل 1: شمای کلی فرآیند آب‌شیرین‌کن حرارتی
2- فرآیندهای غشایی
در این فرآیندها آب شور با اعمال فشار از غشاهای نانومتری عبور داده می‌شود. این غشاها مانند یک فیلتر عمل می‌کنند و با جدا کردن ذرات ناخالصی موجود در آب، آن را شیرین می‌کنند. آب تولیدی این فرایند کیفیتی نزدیک به آب شرب دارد .اسمز معکوس که نوعی روش نمک‌زدایی غشایی است متداولترین روش نمک‌زدایی در جهان به شمار می‌رود. مزیت این روش نسبت به روش‌های حرارتی این است که برای شیرین‌سازی آب به انرژی حرارتی نیازی ندارد هر چند برق بیشتری مصرف می‌کند. عدم نیاز به املاح افزودنی نیز از دیگر مزایای این روش است.
شکل 2: شمای کلی فرایند آب‌شیرین‌کن غشایی
3- روش‌های هیبریدی
در این روش‌ها سعی شده است با ترکیب روش‌های حرارتی و غشایی، از مزایای هرکدام استفاده شود. از جمله مزایای این روش‌ها عبارتند از:
الف) اطمینان از تولید آب در مواقعی که به دلیل خارج از مدار بودن بخشی از نیروگاه امکان استفاده از فرآیند حرارتی نیست. در این مواقع می‌توان از روش‌های غشایی برای تولید آب استفاده کرد.
ب) کاهش چشم‌گیر املاح افزودنی در فرآیندهای حرارتی به دلیل امکان ترکیب آب تولیدی از فرآیند غشایی با آب تولیدی از فرآیند حرارتی
ج) دمای پایین‌تر آب و پساب تولیدی در روش هیبریدی نسبت به روش حرارتی
د) بهره‌گیری از برق مازاد در شبکه برای فرآیند غشایی در مواقعی که نیاز به آب ضروری است.
از این روش در کشورهای حاشیهی خلیج فارس بسیار استفاده شده است. واحد نمک‌زدایی جده، الجبیل و ینبوع در عربستان سعودی و فجیره در امارات متحده عربی از این نوع هستند. در کشور ما نیز استفاده از این روش مدتی است در دستور کار قرار گرفته است. به عنوان نمونه شرکت مپنا طرحهایی برای احداث واحدهای هیبریدی با ترکیب روش MED و RO در سواحل جنوبی کشور ارائه کرده است. بر اساس مزایایی که برای روش هیبریدی برشمرده شد و با توجه به وجود سواحل طولانی در جنوب ایران، گزینه‌ی بهینه برای تولید آب شیرین در مناطق جنوبی کشور، شیرین سازی آب در کنار نیروگاه‌های برق با استفاده از روش‌های هیبریدی است و لازم است دولت زمینه لازم را برای توسعه این آب شیرین‌کن‌ها فراهم نماید.
* سید علیرضا قدسی پور- کارشناس مرکز مطالعات راهبردی انرژی دانشگاه تهران