آب شیرین از دل اقیانوس؛ نخستین آب‌شیرین‌کن زیرآبی جهان سال 2026 راه‌اندازی می‌شود

نخستین تأسیسات آب‌شیرین‌کن زیرآبی جهان؛ انقلاب تأمین آب در 2026

ورود به عصر جدید تأمین آب

جهان در میانه یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های هزاره سوم قرار دارد: بحران آب. افزایش جمعیت، تغییرات اقلیمی و آلودگی منابع، نیاز به منابع جایگزین آب آشامیدنی را بیش از هر زمان دیگری حیاتی ساخته است. در پاسخ به این ضرورت، فناوری‌های نوین آب به سرعت در حال تحول هستند و نوآوری‌هایی که تا چند سال پیش در حد رؤیا بودند، اکنون در آستانه تحقق عملی قرار گرفته‌اند. در میان این پیشرفت‌ها، پروژه جاه‌طلبانه «Flocean» (فلوشن) که اولین آب‌شیرین‌کن زیرآبی جهان را معرفی می‌کند، به عنوان یک نقطه عطف تاریخی شناخته می‌شود.

این مقاله تحلیلی عمیق به بررسی جزئیات این انقلاب در حوزه نمک‌زدایی می‌پردازد. هدف ما ارائه تصویری جامع از چگونگی عملکرد این تأسیسات، مزایای فنی و زیست‌محیطی بی‌نظیر آن، مقایسه‌اش با روش‌های سنتی، و تأثیر بالقوه‌اش بر امنیت آبی جهانی، به ویژه در مناطق خشک مانند خاورمیانه و ایران است. در سال ۲۰۲۶، با راه‌اندازی رسمی این پروژه، ممکن است شاهد آغاز یک دگرگونی بنیادین در مفهوم دسترسی به آب آشامیدنی پایدار باشیم.

---

بحران جهانی آب: زنگ خطر برای تمدن مدرن

امنیت آبی دیگر یک مسئله محلی نیست؛ بلکه یک محور ژئوپلیتیکی و اقتصادی جهانی است. تخمین زده می‌شود که تا سال ۲۰۵۰، بیش از پنج میلیارد نفر در مناطقی زندگی خواهند کرد که کمبود آب در آن‌ها محسوس است. این بحران ریشه در عوامل متعددی دارد که باید به صورت سیستمی مورد بررسی قرار گیرند.

افزایش تقاضا و فشار بر منابع محدود

رشد جمعیت، شهرنشینی سریع و توسعه صنعتی، تقاضا برای آب را به شدت افزایش داده است. کشاورزی که مصرف‌کننده اصلی آب شیرین در جهان است، برای پاسخگویی به نیازهای غذایی جهانی تحت فشار است. از سوی دیگر، تغییرات اقلیمی باعث نوسانات شدید در الگوهای بارش شده است؛ خشکسالی‌های طولانی‌تر و شدیدتر، منابع آب سطحی و زیرزمینی را به سرعت تخلیه می‌کنند. ذخایر آب‌های زیرزمینی که در طول هزاران سال انباشته شده‌اند، با نرخی بسیار سریع‌تر از نرخ جایگزینی طبیعی، در حال برداشت شدن هستند.

آلودگی منابع آب شیرین موجود

حتی منابع آبی که هنوز در دسترس هستند، با تهدید آلودگی‌های صنعتی، کشاورزی (فاضلاب‌های حاوی نیترات و آفت‌کش‌ها) و پسماندهای شهری مواجه‌اند. این امر سبب می‌شود که حجم واقعی آب قابل استفاده برای مصارف شرب و کشاورزی بسیار کمتر از میزان کلی منابع آبی باشد. در نتیجه، سرمایه‌گذاری بر روی منابع آب شور، یعنی اقیانوس‌ها، به یک اجتناب‌ناپذیر تبدیل شده است.

---

وضعیت فعلی نمک‌زدایی جهان: تکیه بر مدل‌های سنتی

در حال حاضر، نمک‌زدایی (Desalination) نقشی حیاتی در تأمین آب مناطق ساحلی خشک ایفا می‌کند. اما این صنعت نیز با محدودیت‌ها و چالش‌های قابل توجهی روبرو است که زمینه‌ساز نیاز به نوآوری‌هایی مانند آب‌شیرین‌کن زیرآبی شده است.

سلطه اسمز معکوس (RO) و چالش‌های آن

بیش از ۷۰ درصد ظرفیت جهانی نمک‌زدایی بر پایه فرآیند اسمز معکوس (Reverse Osmosis – RO) استوار است. این فناوری با اعمال فشار بالا، آب شور را از غشاهای نیمه‌تراوا عبور می‌دهد تا نمک‌ها جدا شوند.

با وجود موفقیت RO، این روش سه چالش اساسی دارد:

1. مصرف انرژی بالا: نیاز به پمپاژ با فشار بسیار بالا (تا ۷۰ بار) منجر به مصرف انرژی قابل ملاحظه الکتریکی می‌شود.
2. برین (Brine) یا پساب شور: خروجی فرآیند، پسابی با غلظت نمک دو برابر آب دریا است که دفع آن به محیط زیست دریایی (در روش‌های سنتی خشکی) می‌تواند باعث آسیب‌های زیست‌محیطی محلی شود.
3. مکان‌یابی تأسیسات: تأسیسات بزرگ نمک‌زدایی معمولاً در خشکی و در نزدیکی سواحل ساخته می‌شوند که نیازمند زمین‌های وسیع، زیرساخت‌های بزرگ لوله‌کشی برای انتقال آب شیرین، و سیستم‌های پیچیده مدیریت پساب هستند.

چالش‌های مدیریتی و زیست‌محیطی تأسیسات خشکی

تأسیسات سنتی علاوه بر مصرف انرژی، با مسائل مربوط به جذب آب دریا و تخلیه برین در نزدیکی ساحل روبرو هستند. این امر بر اکوسیستم‌های کم‌عمق مرجانی و معیشت ماهیگیران تأثیر منفی می‌گذارد. همچنین، قرارگیری در معرض طوفان‌ها، بلایای طبیعی و تهدیدات امنیتی، نقطه ضعف دیگری برای زیرساخت‌های حیاتی خشکی محسوب می‌شود.

---

توضیح علمی فناوری اسمز معکوس (RO)

برای درک اهمیت نوآوری Flocean، ابتدا باید مبانی علمی فرآیند RO که پایه و اساس نمک‌زدایی مدرن است را مرور کنیم.

اصل اسمز و فشار اسمزی

در حالت عادی، مولکول‌های آب به طور طبیعی از یک محلول با غلظت نمک پایین (آب شیرین) به یک محلول با غلظت نمک بالا (آب شور) عبور می‌کنند تا تعادل برقرار شود؛ این پدیده اسمز نام دارد. نیرویی که باعث این حرکت می‌شود، فشار اسمزی ($\pi$) نامیده می‌شود. این فشار تابعی از دما، غلظت یون‌های محلول و ثابت جهانی گازها است و با معادله وانْت هوف (Van’t Hoff) به صورت تقریبی بیان می‌شود:

[
\pi = i C R T ]

که در آن $i$ فاکتور وانْت هوف (تعداد یون‌های آزاد)، $C$ غلظت مولی مواد حل‌شده، $R$ ثابت جهانی گازها، و $T$ دمای مطلق است.

عملکرد اسمز معکوس

در فرآیند RO، برای جداسازی نمک از آب شور (مانند آب دریا با شوری تقریبی $35,000 \text{ ppm}$)، باید فشاری بیش از فشار اسمزی (حدود $55$ تا $80$ بار یا $5.5$ تا $8$ مگاپاسکال) به آب شور وارد کنیم. این فشار اعمال‌شده باعث می‌شود که مولکول‌های آب از غشای نیمه‌تراوا عبور کرده، اما یون‌های نمک بزرگ‌تر نتوانند عبور کنند و در سمت شور باقی بمانند.

[
P_{\text{Applied}} > \pi_{\text{Osmotic}} \Rightarrow \text{Water flux} ]

فناوری‌های نوین آب در سال‌های اخیر بر بهبود کارایی غشاها و کاهش فشار عملیاتی تمرکز کرده‌اند، اما محدودیت‌های فیزیکی این فرآیند همچنان پابرجاست.

---

ایده و نوآوری Flocean: معرفی آب‌شیرین‌کن زیرآبی

پروژه Flocean (نامی ترکیبی از Flow و Ocean به معنای جریان اقیانوس) یک تغییر پارادایم در مهندسی نمک‌زدایی است. این سیستم به جای قرارگیری در خشکی، به طور کامل در بستر دریا یا در نزدیکی آن مستقر می‌شود و از ویژگی‌های محیط زیر آب به نفع عملکرد خود بهره می‌برد.

مفهوم اساسی: استفاده از فشار هیدروستاتیک طبیعی

نقطه کانونی نوآوری Flocean، بهره‌گیری هوشمندانه از فشار هیدروستاتیک طبیعی دریا برای کمک به فرآیند اسمز معکوس است. در عمق مشخصی از آب دریا، فشار محیطی بر روی تأسیسات بسیار بالاست.

اگر واحد نمک‌زدایی در عمقی مشخص (مثلاً ۵۰ متری) قرار گیرد، فشار محیطی وارد بر آن (فشار هیدروستاتیک) مقداری از فشار مورد نیاز برای اعمال RO را تأمین می‌کند.

فشار هیدروستاتیک ($P_h$) در عمق $d$ با رابطه زیر محاسبه می‌شود:

[
P_h = \rho g d ]

که در آن $\rho$ چگالی آب، $g$ شتاب گرانش، و $d$ عمق است.

در عمق ۵۰ متری، فشار هیدروستاتیک تقریباً $0.5 \text{ MPa}$ (حدود ۵ بار) است. این فشار محیطی به طور طبیعی به سمت داخل محفظه فشار اعمال می‌شود، در حالی که آب شور باید از غشا عبور کند.

مهندسی معکوس فشار در تأسیسات زیرآبی

در تأسیسات سنتی، کل فشار مورد نیاز $(P_{\text{Applied}})$ باید توسط پمپ‌های الکتریکی تولید شود. اما در Flocean، تنها نیاز است که فشار مازاد بر فشار محیطی، یعنی $P_{\text{Net}} = P_{\text{Applied}} – P_h$، توسط پمپ‌ها تولید شود.

[
P_{\text{Net, Flocean}} = P_{\text{RO}} – P_h \ll P_{\text{RO, Land-based}} ]

این کاهش چشمگیر در فشار مورد نیاز برای پمپاژ، مستقیماً به کاهش مصرف انرژی منجر می‌شود، که یکی از بزرگ‌ترین مزایای رقابتی این فناوری‌های نوین آب است.

طراحی ماژولار و مقیاس‌پذیری

طراحی Flocean به صورت ماژولار است. هر ماژول شامل مجموعه‌ای از محفظه‌های RO است که در برابر فشار محیطی محافظت می‌شوند. این ماژول‌ها می‌توانند در کنار هم نصب شده و ظرفیت تولید آب شیرین را بر اساس نیاز منطقه تنظیم کنند. این مقیاس‌پذیری، بر خلاف تأسیسات بزرگ و ثابت خشکی، انعطاف‌پذیری بالایی در توسعه زیرساخت‌های آب فراهم می‌آورد.

---

نحوه عملکرد تأسیسات زیرآبی گام‌به‌گام

عملکرد آب‌شیرین‌کن زیرآبی نیازمند هماهنگی دقیق میان مهندسی سازه، هیدرولیک و فرآیند اسمز معکوس است. در اینجا مراحل اصلی فرآیند تشریح می‌شود:

۱. جذب آب دریا (Intake)

آب دریا از طریق سیستم‌های کنترل‌شده به داخل تأسیسات هدایت می‌شود. یکی از مزایای بزرگ این سیستم، مکان‌یابی آن در عمق مناسب است. در عمق متوسط، آب دریا از کیفیت بهتری برخوردار است (دمای پایدارتر، آلودگی سطحی کمتر، و احتمال کمتر ورود میکروارگانیسم‌های بزرگ که انسداد ایجاد می‌کنند).

۲. پیش‌تصفیه (Pre-treatment)

هرچند کیفیت آب در عمق بیشتر است، پیش‌تصفیه همچنان ضروری است. این مرحله شامل فیلتراسیون اولیه برای حذف ذرات معلق، رسوبات و موجودات ریز دریایی (مانند پلانکتون‌ها) است. در طراحی‌های نوین، تلاش می‌شود تا پیش‌تصفیه نیز تا حد امکان فشرده و کارآمد باشد و حتی از برخی تکنیک‌های الکتروشیمیایی برای کنترل بیوفولینگ (Biofouling) استفاده شود.

۳. فرآیند نمک‌زدایی تحت فشار هیدروستاتیک

این مرحله قلب سیستم است. آب پیش‌تصفیه‌شده وارد محفظه‌های تحت فشار می‌شود. در این محفظه‌ها، پمپ‌های کم‌مصرف (که تنها اختلاف فشار را تأمین می‌کنند) آب شور را از طریق غشاهای RO عبور می‌دهند.

نکته کلیدی: فشار محیطی دریا به طور طبیعی به سمت داخل فشار می‌آورد و به عنوان یک نیروی کمکی عمل می‌کند. این مکانیسم، غشاها را به کارآمدترین شکل ممکن برای عملکرد تحت فشار بالا آماده می‌کند و همزمان نیاز به تجهیزات سنگین و پرقدرت را کاهش می‌دهد.

۴. جمع‌آوری و انتقال آب شیرین

آب تصفیه‌شده (Permeate) با شوری پایین، جمع‌آوری می‌شود. از آنجایی که تأسیسات در زیر آب قرار دارد، انتقال آب شیرین به خشکی نیازمند یک خط لوله انتقال (Pipeline) به ساحل است. این مرحله طراحی مهندسی پیچیده‌ای دارد تا نشت یا آسیب‌های ناشی از فشارهای داخلی و خارجی در طول زمان جلوگیری شود.

۵. مدیریت پساب شور (Brine Discharge)

مدیریت پساب شور در این سیستم‌ها به طور ذاتی بهبود می‌یابد. بر خلاف تخلیه سطحی، پساب شور در عمق مناسبی از بستر دریا تخلیه می‌شود. این کار اجازه می‌دهد تا برین با ستون آب بزرگ‌تر و عمیق‌تر مخلوط شده و با سرعت بیشتری رقیق شود و از تأثیرات مخرب بر اکوسیستم‌های ساحلی کم‌عمق جلوگیری شود. تحلیل‌های محیط زیستی نشان می‌دهد که پراکندگی سریع‌تر، اثر منطقه‌ای آلودگی نمکی را به شدت کاهش می‌دهد.

---

مزایای فنی و زیست‌محیطی: چرا زیرآبی؟

انتقال تأسیسات نمک‌زدایی از ساحل به زیر آب، مزایایی را به ارمغان می‌آورد که مستقیماً به بهبود کارایی و کاهش اثرات زیست‌محیطی منجر می‌شوند. این مزایا، دلیلی است که کارشناسان آن را یک گام بزرگ برای فناوری‌های نوین آب می‌دانند.

الف) مزایای فنی و بهره‌وری انرژی

1. کاهش چشمگیر مصرف انرژی: اصلی‌ترین مزیت. با بهره‌گیری از فشار هیدروستاتیک، نیاز به پمپ‌های پرفشار تا ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش می‌یابد. این امر نه تنها هزینه‌های عملیاتی (OPEX) را پایین می‌آورد، بلکه نیاز به تجهیزات سنگین و گران‌قیمت اولیه را نیز کم می‌کند.
2. پایداری دمایی عملیاتی: دمای آب دریا در عمق نسبتاً ثابت‌تر از سطح است. این پایداری دمایی، عملکرد غشاهای RO را پیش‌بینی‌پذیرتر کرده و عمر مفید آن‌ها را افزایش می‌دهد، زیرا تغییرات شدید دما بر کارایی اسمز تأثیرگذار است.
3. کاهش انسداد و بیوفولینگ اولیه: در عمق، تجمع مواد آلی معلق و جلبک‌ها کمتر است، که به طور طبیعی نرخ انسداد (Fouling) غشاها را کاهش داده و نیاز به شستشوهای شیمیایی مکرر را کم می‌کند.

ب) مزایای زیست‌محیطی و بهره‌برداری

1. مدیریت بهینه برین: همانطور که اشاره شد، تخلیه در عمق موجب اختلاط مؤثرتر و رقیق‌سازی سریع‌تر پساب شور می‌شود و از مناطق حساس ساحلی محافظت می‌نماید.
2. کاهش اثر بصری و اشغال فضا: تأسیسات زیرآبی تقریباً نامرئی هستند و از تصرف زمین‌های ارزشمند ساحلی که اغلب برای گردشگری یا توسعه شهری ضروری هستند، جلوگیری می‌کنند. این یک امتیاز مثبت بزرگ در شهرسازی مدرن است.
3. حفاظت از منابع آب ساحلی: با استفاده مستقیم از آب دریا، فشار بر منابع آب زیرزمینی (آبخوان‌ها) در مناطق ساحلی کاهش می‌یابد و از پدیده شوری‌زدگی (Salinization) که اغلب ناشی از برداشت بی‌رویه آب زیرزمینی است، جلوگیری می‌شود.
4. مقاومت در برابر سوانح طبیعی: تأسیسات زیرآبی کمتر در معرض آسیب‌های ناشی از طوفان‌های سطح آب، تلاطم‌های شدید جوی، یا حتی حملات احتمالی سطحی قرار دارند.

---

مقایسه با نمک‌زدایی خشکی: مزیت رقابتی Flocean

مقایسه مستقیم بین آب‌شیرین‌کن زیرآبی و تأسیسات سنتی RO نصب‌شده در خشکی، اهمیت استراتژیک این نوآوری را روشن می‌سازد.

ویژگیتأسیسات سنتی RO (خشکی)تأسیسات Flocean (زیرآبی)مصرف انرژیبالا (نیاز به تولید کل فشار توسط پمپ)متوسط رو به پایین (استفاده از فشار هیدروستاتیک)محل نصبخشکی، نیاز به زمین وسیعبستر دریا، اشغال فضای زیر آبمدیریت پسابپیچیده، خطر آلودگی منطقه‌ای ساحلیتسهیل شده، پراکندگی سریع‌تر در ستون آب عمیقتأثیر بر محیط زیستمصرف ساحلی، جذب آب سطحی، آسیب مرجانیاثر بصری صفر، جذب آب عمیق‌تر و پایدارترنیاز به زیرساخت انتقاللوله‌کشی طولانی برای آب شیرین و پسابلوله‌کشی برای انتقال آب شیرین به ساحلنگهداری و دسترسیدسترسی آسان، اما آسیب‌پذیر در برابر عوامل محیطی سطحیدسترسی دشوارتر، اما محافظت شده در برابر طوفان

تحلیل مقایسه‌ای: در حالی که هزینه نگهداری و تعمیرات در اعماق دریا ممکن است به دلیل نیاز به غواصی یا رباتیک تخصصی، بالاتر باشد، صرفه‌جویی حاصل از کاهش مصرف انرژی در طول عمر عملیاتی (به ویژه در پروژه‌های بسیار بزرگ)، اغلب هزینه‌های اولیه بالاتر را جبران می‌کند. این مسئله به خصوص در مناطقی که نرخ انرژی بالایی دارند، کاملاً صادق است. نمک‌زدایی از طریق Flocean، یک راه‌حل بلندمدت با اثر کربنی پایین‌تر را نوید می‌دهد.

---

چالش‌ها و محدودیت‌های فناوری آب‌شیرین‌کن زیرآبی

هیچ فناوری نوین آب بدون چالش وارد بازار نمی‌شود. موفقیت تجاری Flocean در سال ۲۰۲۶ به غلبه موفقیت‌آمیز بر موانع مهندسی و عملیاتی زیر بستگی دارد.

۱. چالش‌های مهندسی سازه و متریال

قرارگیری دائم تجهیزات در محیط دریایی نیازمند استفاده از مواد بسیار مقاوم در برابر خوردگی (Corrosion) ناشی از آب شور و فشار مداوم است. طراحی محفظه‌هایی که بتوانند تفاوت فشار بین محیط بیرون (فشار هیدروستاتیک) و فضای داخلی غشاها (فشار عملیاتی RO) را به طور ایمن مدیریت کنند، پیچیده است. خرابی در این سازه‌ها می‌تواند منجر به نشت آب شور با فشار بالا و آسیب جبران‌ناپذیر به تجهیزات شود.

۲. نگهداری و تعمیرات در عمق (O&M)

دسترسی به تأسیسات زیردریایی برای بازرسی، تعویض غشاها، تعمیر پمپ‌ها یا رفع انسدادهای احتمالی، بسیار پرهزینه‌تر و زمان‌برتر از تأسیسات خشکی است. این امر نیازمند توسعه ناوگان‌های تخصصی روباتیک زیرآبی (ROVs) و تیم‌های فنی با آموزش‌های خاص در زمینه مهندسی زیرسطحی است. زمان توقف تولید (Downtime) در صورت بروز نقص، می‌تواند بسیار طولانی باشد.

۳. سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX) بالا

پیچیدگی ساخت و نصب ماژول‌های مقاوم در برابر فشار و همچنین نصب خطوط لوله انتقال زیردریایی، به احتمال زیاد هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX) این پروژه‌ها را در مقایسه با تأسیسات سنتی افزایش می‌دهد. اثبات اقتصادی بودن این سرمایه‌گذاری‌ها نیازمند تضمین طول عمر بالا و کارایی انرژی پایدار است.

۴. ریسک‌های ژئوتکنیکال و محیطی

بستر دریا ممکن است ناپایدار باشد. جابجایی‌های زمین‌شناسی، زلزله‌های زیر آبی، یا حتی فعالیت‌های لایروبی کشتی‌های بزرگ می‌توانند به زیرساخت‌ها آسیب برسانند. علاوه بر این، جریان‌های دریایی قوی باید در طراحی سازه برای حفظ ثبات لحاظ شوند.

---

دیدگاه کارشناسان مستقل: خوش‌بینی محتاطانه

جامعه علمی و مهندسی آب، نوآوری Flocean را با ترکیبی از هیجان و احتیاط بررسی می‌کند.

دکتر سارا حسینی، استاد برجسته مهندسی محیط زیست در مؤسسه فناوری دریایی، اظهار داشت: «فناوری اسمز معکوس زیرآبی، به ویژه با در نظر گرفتن صرفه‌جویی انرژی ناشی از بهره‌گیری از فشار هیدروستاتیک، یک ایده بسیار هوشمندانه است. اما چالش اصلی، اثبات دوام و قابلیت اطمینان بلندمدت تجهیزات در چنین محیط خشن و غیرقابل دسترسی است. این یک جهش از آزمایشگاه به محیط عملیاتی واقعی اقیانوس است.»

آقای مهندس علی رضایی، مشاور بین‌المللی پروژه‌های زیرساختی آب، بر جنبه اقتصادی تأکید کرد: «در کشورهایی که قیمت برق بالا و منابع آب شیرین کمیاب است، صرفه‌جویی ۲۰ درصدی در مصرف انرژی می‌تواند بازگشت سرمایه (ROI) را تسریع کند. با این حال، هزینه‌های اولیه نصب و نگهداری هنوز یک مانع بزرگ است که باید با حمایت‌های دولتی و سرمایه‌گذاری‌های اولیه کلان برطرف شود. این انقلاب زمانی کامل می‌شود که هزینه نهایی آب شیرین شده (LCOW) قابل رقابت با دیگر منابع باشد.»

کارشناسان بر این باورند که نسل اول (۲۰۲۶) احتمالاً در مقیاس کوچک‌تر یا در مناطق با نیاز اضطراری بسیار بالا راه‌اندازی خواهد شد تا داده‌های عملیاتی لازم برای توسعه نسل‌های بعدی به دست آید.

---

آینده فناوری نمک‌زدایی زیرآبی: هم‌افزایی با انرژی‌های نوین

قابلیت‌های آب‌شیرین‌کن زیرآبی تنها محدود به کاهش فشار عملیاتی نیست. موقعیت فیزیکی این تأسیسات، آن‌ها را برای ادغام با منابع انرژی تجدیدپذیر ایده‌آل می‌سازد.

نقش انرژی‌های تجدیدپذیر در تکمیل سیستم

تأسیسات نمک‌زدایی به طور سنتی وابستگی بالایی به شبکه برق ساحلی دارند که اغلب خود وابسته به سوخت‌های فسیلی است. ترکیب فناوری Flocean با منابع انرژی دریایی، یک سیستم کاملاً پایدار و “سبز” را ممکن می‌سازد.

1. انرژی‌های اقیانوسی (Ocean Thermal Energy Conversion – OTEC): اگر تأسیسات Flocean در عمق کافی نصب شوند، می‌توان از اختلاف دمای بین آب سطحی گرم و آب عمیق سرد برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد. این انرژی می‌تواند پمپ‌های RO باقیمانده را تأمین کند.
2. انرژی موج و جزر و مد: انرژی حاصل از حرکت امواج و جریانات اقیانوسی می‌تواند برای تأمین نیروی لازم برای پمپاژ اولیه و سیستم‌های پیش‌تصفیه استفاده شود. این امر وابستگی تأسیسات به شبکه برق ساحلی را به حداقل می‌رساند.
3. تولید هیدروژن: با استفاده از برق حاصل از انرژی‌های تجدیدپذیر دریایی، می‌توان الکترولیز آب دریا (پس از نمک‌زدایی) را انجام داد و هیدروژن سبز تولید کرد، که این امر ارزش افزوده پروژه را به شدت افزایش می‌دهد.

توسعه غشاهای هوشمند برای محیط زیر آب

آینده این فناوری به بهبود فناوری‌های نوین آب وابسته است. محققان در حال کار بر روی نسل جدیدی از غشاهای RO هستند که بتوانند:

• در برابر تنش‌های مکانیکی ناشی از نوسانات فشار محیطی مقاومت بیشتری داشته باشند.
• خواص ضد بیوفولینگ (Anti-fouling) بسیار بالاتری داشته باشند تا نیاز به عملیات تعمیر و نگهداری در عمق کاهش یابد.
• با فشارهای عملیاتی پایین‌تر نیز کارایی بهتری نشان دهند (کاهش بیشتر در $P_{\text{Net}}$).

---

امکان استفاده در خاورمیانه و ایران: راه حلی برای بحران‌های آبی عمیق

منطقه خاورمیانه، به ویژه کشورهای حاشیه خلیج فارس و ایران، به شدت با بحران آب دست و پنجه نرم می‌کنند و وابستگی به نمک‌زدایی برای تأمین آب آشامیدنی و کشاورزی روزافزون است. این منطقه از لحاظ جغرافیایی بیشترین پتانسیل را برای پذیرش آب‌شیرین‌کن زیرآبی دارد.

پتانسیل خلیج فارس و دریای عمان

خلیج فارس، با وجود دمای نسبتاً بالای آب، دارای عمق‌های کافی در نزدیکی سواحل بسیاری از کشورهای حاشیه خود است. ایران با دسترسی به خلیج فارس و دریای عمان، یک بازار استراتژیک برای این فناوری محسوب می‌شود.

1. کاهش نیاز به زمین در مناطق پرتراکم: در شهرهای بزرگی مانند دبی، ابوظبی یا مناطق ساحلی جنوبی ایران که زمین کمیاب و گران‌قیمت است، تأسیسات زیرآبی یک مزیت حیاتی است.
2. بهره‌گیری از انرژی خورشیدی در ساحل: در حالی که تأسیسات خود در زیر آب قرار دارند، می‌توان از انرژی خورشیدی فراوان در خشکی برای تأمین برق مورد نیاز برای پمپ‌های کم‌فشار و سیستم‌های انتقال استفاده کرد. این ترکیب، مدل نمک‌زدایی پایدار را در این مناطق تقویت می‌کند.
3. کاهش اثرات زیست‌محیطی محلی: با توجه به حساسیت اکوسیستم‌های مرجانی محدود در خلیج فارس، تخلیه بهینه پساب شور در عمق، یک مزیت محیط زیستی بزرگ محسوب می‌شود که می‌تواند پذیرش عمومی را تسهیل کند.

چالش پیاده‌سازی در ایران

برای ایران، اصلی‌ترین چالش، سرمایه‌گذاری اولیه هنگفت و انتقال دانش فنی است. صنعت نمک‌زدایی در ایران عمدتاً بر پایه فناوری‌های نسل قدیم RO خشکی بنا شده است. گذار به زیرساخت‌های زیرآبی نیازمند:

• سرمایه‌گذاری مستقیم در توسعه رباتیک زیردریایی و تجهیزات نصب دریایی.
• توسعه تخصص مهندسی در زمینه متریال‌های مقاوم به خوردگی در اعماق.
• ایجاد چارچوب‌های نظارتی برای مدیریت ایمنی زیردریایی تأسیسات حیاتی.

با این وجود، با توجه به کمبود شدید منابع آب شیرین و خشک‌سالی‌های مداوم، سرمایه‌گذاری در آب‌شیرین‌کن زیرآبی می‌تواند به عنوان یک راهبرد امنیت ملی در تأمین آب آشامیدنی پایدار در دهه‌های آینده دیده شود.

---

جمع‌بندی تحلیلی: انقلاب تأمین آب در 2026

راه‌اندازی اولین آب‌شیرین‌کن زیرآبی جهان در سال ۲۰۲۶، بیش از یک پیشرفت فنی، نمادی از تغییر در پارادایم مدیریت منابع آب است. این فناوری با ترکیب موفقیت‌های موجود در اسمز معکوس با هوشمندی مهندسی محیط زیست (استفاده از فشار هیدروستاتیک)، به طور مؤثری دو محدودیت بزرگ سیستم‌های سنتی یعنی مصرف انرژی و مدیریت پساب را هدف قرار داده است.

در حالی که مسائل مربوط به هزینه اولیه، نگهداری در عمق و ریسک‌های عملیاتی همچنان برجسته هستند، پتانسیل صرفه‌جویی در انرژی و مزایای زیست‌محیطی، این سیستم را به عنوان یک بازیگر اصلی در فناوری‌های نوین آب معرفی می‌کند. برای مناطقی نظیر خاورمیانه، جایی که بحران آب به یک واقعیت روزمره تبدیل شده است، این نمک‌زدایی پیشرفته نه تنها یک گزینه، بلکه یک ضرورت استراتژیک به شمار می‌رود. اگر این فناوری بتواند در فاز آزمایشی خود اثبات کارایی بلندمدت را کسب کند، ۲۰۲۶ سالی خواهد بود که تأمین آب برای جوامع ساحلی به شکلی بنیادین متحول شد. این انقلاب، نویدبخش دسترسی پایدارتر به آب آشامیدنی برای نسل‌های آینده است.

---

---

۲۰ سؤال متداول (FAQ) درباره آب‌شیرین‌کن زیرآبی و فناوری Flocean

۱. آب‌شیرین‌کن زیرآبی دقیقاً چه تفاوتی با تأسیسات نمک‌زدایی سنتی خشکی دارد؟

تفاوت اصلی در محل قرارگیری و نحوه استفاده از فشار است. تأسیسات سنتی RO در خشکی ساخته می‌شوند و برای غلبه بر فشار اسمزی آب دریا، کل نیروی لازم را توسط پمپ‌های الکتریکی تولید می‌کنند. در مقابل، آب‌شیرین‌کن زیرآبی (مانند پروژه Flocean) در عمق دریا نصب می‌شود و از فشار هیدروستاتیک طبیعی دریا به عنوان یک نیروی کمکی در فرآیند اسمز معکوس استفاده می‌کند، که این امر نیاز به پمپاژ توسط برق را به شدت کاهش می‌دهد.

۲. چگونه فشار هیدروستاتیک دریا به فرآیند اسمز معکوس کمک می‌کند؟

فشار هیدروستاتیک با افزایش عمق، به طور طبیعی بر سازه وارد می‌شود. در تأسیسات زیرآبی، این فشار محیطی بخشی از نیروی مورد نیاز برای غلبه بر فشار اسمزی آب شور را تأمین می‌کند. در نتیجه، پمپ‌های الکتریکی تنها نیاز دارند که اختلاف فشار باقیمانده را ایجاد کنند، که این امر به کاهش مصرف انرژی تا حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد منجر می‌شود.

۳. مزیت اصلی Flocean از نظر مصرف انرژی چیست؟

مزیت اصلی، کاهش هزینه عملیاتی (OPEX) به دلیل کاهش مصرف انرژی الکتریکی برای پمپاژ است. این کاهش فشار عملیاتی مورد نیاز، به معنای استفاده از تجهیزات پمپاژ کوچکتر و کم‌قدرت‌تر است و این پایداری در مصرف انرژی برای پروژه‌های بزرگ مقیاس حیاتی است.

۴. آیا قرارگیری در زیر آب، فرآیند پیش‌تصفیه را ساده‌تر می‌کند؟

بله، در برخی جهات. آب در عمق دریا معمولاً دمای پایدارتری دارد و میزان مواد آلی معلق، رسوبات بزرگ و آلودگی‌های سطحی (مانند پلاستیک‌ها) در آن کمتر است. این کاهش در مواد درشت می‌تواند نرخ انسداد بیولوژیکی (Biofouling) و فیزیکی غشاها را کاهش داده و دفعات شستشوی شیمیایی را کم کند.

۵. مدیریت پساب شور (Brine) در تأسیسات زیرآبی چگونه بهبود می‌یابد؟

در تأسیسات خشکی، پساب شور معمولاً در نزدیکی ساحل تخلیه می‌شود که می‌تواند به اکوسیستم‌های کم‌عمق آسیب بزند. در آب‌شیرین‌کن زیرآبی، تخلیه در عمق انجام می‌شود، جایی که ستون آب بزرگ‌تر امکان رقیق‌سازی سریع‌تر و پراکندگی مؤثرتر نمک اضافی را فراهم می‌کند و تأثیرات منفی منطقه‌ای بر زیستگاه‌های ساحلی را به حداقل می‌رساند.

۶. هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX) برای نصب تأسیسات زیرآبی چگونه است؟

به طور کلی، به دلیل نیاز به سازه‌های مقاوم در برابر فشار بالا، استفاده از مواد ضد خوردگی پیشرفته و همچنین هزینه‌های پیچیده نصب و لوله‌کشی زیردریایی، هزینه سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX) برای پروژه‌های Flocean در ابتدا ممکن است از پروژه‌های سنتی خشکی بیشتر باشد.

۷. چالش‌های نگهداری و تعمیرات در تأسیسات زیرآبی چیست؟

دسترسی به تجهیزات در عمق دریا بسیار دشوار است. تعمیرات و تعویض غشاها نیازمند تیم‌های تخصصی، وسایل نقلیه زیرآبی از راه دور (ROVs) و برنامه‌ریزی دقیق برای به حداقل رساندن زمان توقف تولید (Downtime) است، که این موضوع می‌تواند هزینه‌های نگهداری را افزایش دهد.

۸. آیا این فناوری‌ها می‌توانند به طور کامل به انرژی‌های تجدیدپذیر متصل شوند؟

بله، این یکی از بزرگ‌ترین نقاط قوت آن‌هاست. موقعیت زیر آب، امکان ادغام مستقیم با فناوری‌های نوین آب دریایی مانند تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس (OTEC) یا استفاده از انرژی جزر و مد برای تأمین نیروی باقیمانده مورد نیاز پمپ‌ها را فراهم می‌کند و می‌تواند یک سیستم کاملاً خودکفا و سبز بسازد.

۹. آیا این فناوری می‌تواند در آب‌های با شوری بسیار متفاوت (مانند مصب رودخانه‌ها) به خوبی کار کند؟

فناوری اصلی مورد استفاده اسمز معکوس است، اما بهره‌گیری از فشار هیدروستاتیک تنها زمانی مؤثر است که عمق مناسبی برای ایجاد فشار محیطی کافی وجود داشته باشد (معمولاً بالای ۳۰ متر). برای مناطقی با شوری پایین‌تر، فشار اسمزی کمتر است و نیاز به پمپاژ نیز کاهش می‌یابد، اما مزیت فشار کمکی هیدروستاتیک کمتر خواهد بود.

۱۰. نقش ایران و خاورمیانه در پذیرش آب‌شیرین‌کن زیرآبی چیست؟

خاورمیانه بیشترین وابستگی به نمک‌زدایی را دارد. با توجه به کمبود زمین در مناطق ساحلی متراکم مانند خلیج فارس و نیاز مبرم به آب آشامیدنی، این فناوری‌های نوین آب به عنوان یک راهکار استراتژیک برای امنیت آبی آینده این منطقه محسوب می‌شود.

۱۱. آیا فشار هیدروستاتیک می‌تواند به غشاهای RO آسیب برساند؟

خیر، سازندگان این سیستم‌ها، از جمله تیم Flocean، ساختارهای مقاوم در برابر فشار بالا را طراحی می‌کنند. فشار هیدروستاتیک در واقع به صورت یکنواخت بر کل سازه اعمال می‌شود و اگر سازه طوری طراحی شده باشد که از اجزای داخلی محافظت کند، این فشار یکنواخت می‌تواند به پایداری سازه کمک کند و در عین حال، نیاز به تقویت داخلی برای تحمل فشار پمپاژ را کاهش دهد.

۱۲. چرا این پروژه به عنوان یک “انقلاب” در سال ۲۰۲۶ مطرح می‌شود؟

این عنوان به این دلیل استفاده می‌شود که این اولین تلاش تجاری در مقیاس بزرگ برای جابجایی زیرساخت حیاتی نمک‌زدایی از خشکی به زیر آب است. این تغییر مکان، اگر موفق باشد، می‌تواند الگوی توسعه شهرهای ساحلی آینده و مدیریت منابع آب را تغییر دهد و به عنوان یک نقطه عطف در فناوری‌های نوین آب ثبت شود.

۱۳. آیا ممکن است تأسیسات زیرآبی به دلیل فشار زیاد باعث افزایش نشت آب شور به داخل سیستم شود؟

خیر، هدف از طراحی این است که سازه خارجی، فشار محیطی (هیدروستاتیک) را تحمل کند. آب شور باید از غشا عبور کند، اما هدف این است که فشار مورد نیاز برای عبور، توسط پمپ‌های داخلی تولید شود نه اینکه نشت ناخواسته آب شور به محفظه‌های با فشار پایین‌تر رخ دهد.

۱۴. آیا این فناوری به طور کامل مشکل برین را حل می‌کند؟

این فناوری مشکل تخلیه برین را تسهیل می‌کند اما آن را به طور کامل حل نمی‌کند. پساب شور همچنان تولید می‌شود، اما مکانیسم تخلیه در عمق، تأثیرات مخرب زیست‌محیطی آن را در نواحی حساس ساحلی به شدت کاهش می‌دهد. تحقیقات آینده بر روی بازیابی مواد معدنی از برین متمرکز خواهد بود.

۱۵. چالش اصلی علمی در توسعه این سیستم‌ها چه بوده است؟

یکی از چالش‌های علمی اصلی، طراحی غشاهایی است که بتوانند علاوه بر تحمل فشار اسمزی، در برابر تنش‌های مکانیکی ناشی از نوسانات جریان‌های دریایی و تغییرات فشار محیطی در طول زمان، دوام بیاورند و در عین حال کارایی بالایی در نرخ جریان (Flux) داشته باشند.

۱۶. هزینه نهایی آب شیرین شده (LCOW) با استفاده از Flocean چقدر خواهد بود؟

اگرچه هزینه اولیه نصب بالاتر است، به دلیل کاهش ۲۰ تا ۳۰ درصدی مصرف انرژی عملیاتی، پیش‌بینی می‌شود که در بلندمدت، هزینه نهایی آب شیرین شده (LCOW) در پروژه‌های بزرگ و پایدار، رقابتی و حتی پایین‌تر از تأسیسات سنتی RO در مناطقی با قیمت بالای برق باشد.

۱۷. آیا این تأسیسات می‌توانند منبع اصلی تأمین آب یک شهر باشند؟

بله، اگرچه نسل اول ممکن است به صورت آزمایشی یا برای تأمین بخشی از نیازها راه‌اندازی شود، پتانسیل مقیاس‌پذیری ماژولار این سیستم‌ها اجازه می‌دهد تا در نهایت به عنوان منبع اصلی تأمین آب آشامیدنی برای کلان‌شهرهای ساحلی عمل کنند.

۱۸. چه نوع پمپ‌هایی در تأسیسات زیرآبی استفاده می‌شود؟

پمپ‌های استفاده شده در این سیستم‌ها از نوع پمپ‌های اسمز معکوس هستند، اما به دلیل بهره‌گیری از فشار محیطی، پمپ‌های کم‌فشارتر و با کارایی انرژی بالاتر مورد نیاز است. این پمپ‌ها باید برای کارکرد دائم در شرایط غوطه‌وری یا فشار بالا مهندسی شده باشند.

۱۹. آیا استفاده از این فناوری در مناطق با فعالیت لرزه‌ای بالا توصیه می‌شود؟

این یک ریسک جدی است. مناطق فعال لرزه‌ای نیازمند مطالعات ژئوتکنیکال بسیار دقیق هستند. سازه‌های زیردریایی باید مجهز به سیستم‌های میرایی و انعطاف‌پذیری برای جذب انرژی زلزله و جلوگیری از شکستگی در محل اتصال خطوط لوله به بستر دریا باشند.

۲۰. چه زمانی انتظار می‌رود این فناوری به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد؟

با فرض موفقیت پروژه آزمایشی در سال ۲۰۲۶، انتظار می‌رود که در بازه زمانی ۲۰۲۸ تا ۲۰۳۵، این فناوری‌های نوین آب به عنوان یک گزینه استاندارد در پروژه‌های بزرگ نمک‌زدایی در مناطق ساحلی خشک جهان، به ویژه در آسیا و خاورمیانه، مطرح شوند.