کمبود آب شرب یکی از چالش های بزرگ جهانی است. با افزایش جمعیت، تغییرات اقلیمی و آلودگی منابع آب، نیاز به تأمین آب سالم بیشتر می‌شود. بنابراین، تلاش های زیادی برای تصفیه آب و استفاده از منابع آبی مختلف صورت می‌گیرد.
تولید آب از هوا یا «ژنراتور آب جوی» (AWG) یکی از روش های عملی و کم هزینه برای تولید آب در مناطق مرطوب است. در این روش، رطوبت موجود در هوای شرجی به آب تبدیل می شود و برای مصارف مختلف استفاده می گردد. ، در این مقاله به شرح کامل جزئیات فرآیند و تکنولوژی تولید آب از هوا و مزایا و کاربرد های آن خواهیم پرداخت.
تولید آب از هوا چگونه انجام می شود؟
تولید آب از هوا به فرآیندی اشاره دارد که در آن از رطوبت موجود در هوا برای به دست آوردن آب شرب استفاده می‌شود. با توجه به کمبود آب شرب در بسیاری از مناطق دنیا، این روش می‌تواند راه حل مناسبی به شمار آید. در برخی نقاط، مانند شمال و جنوب ایران، رطوبت هوا زیاد است و می‌توان از آن به شیوه های مختلف آب استخراج کرد. این کار در تاریخ نیز انجام شده است؛ به عنوان مثال، اقوام اینکا در آمریکای جنوبی با استفاده از نرده های مه جمع کن، رطوبت هوا را جذب کرده و به آب آشامیدنی تبدیل می‌کردند.
مزایای روش های تولید آب از هوا
- کاهش مصرف انرژی: با استفاده از رطوبت موجود در هوا، نیاز به تصفیه آب های شور و تبدیل آن ها به آب شیرین کاهش می‌یابد و در نتیجه انرژی کمتری مصرف می‌شود.
- استفاده در مناطق شرجی: این روش می‌تواند به بهره برداری از رطوبت هوای مناطق شرجی کمک کند، جایی که رطوبت بالا وجود دارد.
- خودکفایی گلخانه‌ها: تولید آب از هوا می‌تواند به گلخانه ها کمک کند تا در مصرف آب خودکفا شوند و نیاز به تأمین آب از منابع دیگر کاهش یابد.
تولید آب از هوا چه کاربردی دارد؟
با توجه به بازدهی بالای فرآیند های تبدیل هوا به آب و مصرف انرژی بسیار پایین آن ها، می‌توان از این روش ها در محیط های مختلف استفاده کرد:
- تأمین آب مصرفی گلخانه ها از طریق تبدیل رطوبت موجود در هوا به آب
- تأمین آب مورد نیاز برای خودرو هایی که با سوخت های سلولی کار می‌کنند
- تولید آب با استفاده از انرژی خورشیدی
روش های تولید آب از هوا
با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، طرح ها و تجهیزات متفاوتی برای تولید آب از هوا ارائه شده اند که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند. تلاش های زیادی برای بهینه سازی طرح های قبلی صورت گرفته است. از روش های رایج و نوین برای تولید آب به هوا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
تراکم سرمایشی هوا
تراکم سرمایشی یکی از روش های موثر برای جذب رطوبت هوا و تبدیل آن به قطرات آب است. این فرآیند به این صورت عمل می‌کند:
- کمپرسور هوای سرد را وارد لوله های مارپیچ می‌کند. پنکه های سرد کننده قبل از ورود هوا به لوله ها، دمای آن ها را کاهش می‌دهند.
- هوای مرطوب از سمت دیگر دستگاه وارد و در بین لوله های مارپیچ جریان می‌یابد. در این مرحله، هوا با لوله های سرد برخورد کرده و سرد می شود و رطوبت آن به قطرات آب تبدیل می‌گردد.
- قطرات آب تولید شده در بخش مخصوصی جمع آوری می‌شوند تا از ورود باکتری ها و آلاینده ها جلوگیری شود.
- هوای گرم مجدد به کمپرسور برمی‌گردد، خنک می‌شود و دوباره وارد لوله های مارپیچ می‌گردد و این فرآیند تکرار می‌شود.
میزان آب تولیدی به میزان رطوبت موجود در هوا، ظرفیت دستگاه و دمای هوای لوله ها بستگی دارد. هر چه رطوبت بیشتر باشد، آب بیشتری جمع آوری خواهد شد.
رطوبت گیر مرطوب
رطوبت گیر مرطوب روشی است که توسط FEMA برای نیرو های دریایی ایالات متحده طراحی شده است. این روش با استفاده از محلول آب نمک عمل می کند که قادر است رطوبت موجود در هوا را جذب کند. محلول آب نمک به خاطر قدرت بالای خود در جذب رطوبت، می‌تواند مقدار زیادی از رطوبت هوا را به سمت خود بکشاند و پس از تصفیه، از آب به دست آمده استفاده شود.
همچنین، سیستم های تهویه مطبوع نیز می‌توانند به عنوان رطوبت زدا عمل کرده و آب تولید کنند. این سیستم ها با خنک کردن هوا، باعث متراکم شدن بخار آب داخل هوا می‌شوند و در نتیجه، قطرات آب به دلیل عدم گنجایش هوا جدا و جمع آوری می‌شوند.
تبدیل هوا به آب با پنل خورشیدی
تبدیل هوا به آب با دستگاه خورشیدی فرایندی است که در آن از انرژی خورشیدی برای تولید آب از رطوبت موجود در هوا استفاده می‌شود. این روش می‌تواند با پنل های خورشیدی 30 تا 50 واتی کار کند و از نظر مصرف انرژی، بسیار کم هزینه تر از سایر روش هاست. یکی از دستگاه های معروف در این زمینه، طرح DC3 است که توسط طراح هندی، Ap Verheggen، معرفی شده است. این دستگاه به شکل زیر عمل می‌کند:
یک پوشش پرزدار از مواد آلی مانند اسفنج در بالای مخزن چهارگوش نصب می شود. در طول شب، درب مخزن باز است و هوا به سطح پرزدار جذب می‌شود. در طول روز، درب بسته می‌شود و با استفاده از انرژی خورشیدی، رطوبت جذب شده به بخار تبدیل می‌شود. این بخار پس از متراکم شدن، به صورت قطرات آب روی سطح پایینی مخزن ته نشین می شود.
