להתפיל מים באמצעות דוד שמש

מהנדסים איטלקים הצליחו לפתח טכנולוגיה חדשנית וחסכונית המשמשת להתפלת מי-ים לכדי מי שתייה, זאת תוך ניצול ישיר של חום השמש

בהתאם לאומדן של ארגון המזון והחקלאות של האומות המאוחדות (FAO), עד 2025 כמעט כשני מיליארדי אנשים לא יוכלו לקבל כמות מספקת של מי שתיה במטרה לספק את כל צורכי היום יום שלהם. אחד מהפתרונות האפשריים לבעיה זו היא התפלה, כלומר – המרת מי-ים למים הראויים לשתייה. יחד עם זאת, הרחקת המלח ממי-הים מחייבת שימוש באנרגיה הגדולה פי עשר עד אלף פעמים משיטות רגילות של אספקת מי-שתייה, כלומר – שאיבת מים מתוך נחלים או בארות.
כאשר בעיה זו מונחת בפתחם, צוות של מהנדסים מהמחלקה לאנרגיה באוניברסיטת טורינו שבאיטליה הצליח להמציא אב טיפוס חדש שנועד להתפיל מים באופן בר-קיימא וחסכוני, זאת תוך שימוש באנרגית השמש בלבד ובאופן יעיל יותר. בהשוואה לפתרונות קודמים, הטכנולוגיה החדשנית מסוגלת, הלכה למעשה, להכפיל את כמות המים המופקים במסגרת כמות נתונה של אנרגיה סולארית, והיא עשויה להיות יעילה עוד יותר בעתיד לאחר ניסויים ופיתוחים נוספים. ממצאי המחקר פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי Nature Sustainability .

עקרון העבודה של הטכנולוגיה החדשנית פשוט ביותר: “בהשראת הצמחים, אשר מוליכים מים מהשורשים אל העלים שלהם על ידי נימיות (capillarity) וכן דיות (transpiration), התקן הציפה שלנו מסוגל לאסוף מי-ים בעזרת חומר נקבובי זול, ועל יד כך נמנעים מהצורך להשתמש במשאבות יקרות ומסורבלות. בשלב הבא, מי-הים שנאספו עוברים חימום על ידי אנרגית השמש, חימום הגורם להפרדת המלח מהמים המתנדפים. את התהליך ניתן לייעל עוד יותר על ידי הכנסת קרומיות בין המים המזוהמים למי השתייה, זאת במטרה למנוע את הערבוב המחודש שלהם, בדומה למספר צמחים המסוגלים לשרוד בסביבות ימיות (למשל, צמח מסוג מַנְגְּרוֹב),” מסבירים החוקרים הראשיים. בעוד שטכנולוגיות התפלה ‘פעילות’ רגילות מחייבות שימוש ברכיבים מכאניים או חשמליים יקרים (למשל, משאבות או מערכות בקרה ופיקוח) תוך איוש משרות של טכנאים ואנשי תחזוקה ייעודיים המומחים בשיטה, הרי ששיטת ההתפלה המוצעת על ידי החוקרים מבוססת על תהליך המתרחש מאליו ללא סיוע מציוד כלשהו, ולפיכך יכולה להיחשב כטכנולוגיה ‘סבילה’. כל העובדות הללו הופכות את ההתקן לזול ופשוט להתקנה ולתחזוקה. מאפיינים אלו חשובים במיוחד באותם אזורי חוף שתושביהם סובלים ממחסור קבוע במי שתיה ועדיין לא זכו לקבל תשתיות מרכזיות והשקעות בהן.

עד היום, חיסרון מוכר של טכנולוגיות ‘סבילות’ במסגרת שיטות התפלה היה היעילות האנרגטית הנמוכה שלהן בהשוואה לשיטות ‘פעילות’. החוקרים התגברו על חסרון זה בזכות היצירתיות שלהם: “בעוד שמחקרים קודמים התמקדו ברצון למקסם את ספיגת האנרגיה הסולארית, אנו הסטנו את ההתמקדות לניהול יעיל יותר של האנרגיה התרמית שנאספה מהשמש. באופן זה, הצלחנו להשיג ערכי שיא מבחינת ניצולת העבודה של עד 20 ליטרים ליום של מי שתיה מופקים לכל מטר רבוע של שטח החשוף לאור השמש. הסיבה של התגבור ביעילות זו נעוצה במיחזור של החום הסולארי במהלך מספר תהליכי נידוף עוקבים, במסגרת הרעיון של “לעשות יותר עם פחות”.

לאחר פיתוח האב-טיפוס שנמשך יותר משנתיים ובדיקתו הלכה למעשה בים, המהנדסים טוענים כי הטכנולוגיה הזו תוכל להשפיע באופן חיובי על אזורי חוף מבודדים שבהם יש מעט מי שתייה, אך משופעים באנרגית שמש, במיוחד במדינות מתפתחות. בנוסף, הטכנולוגיה מתאימה במיוחד לאספקת מי שתייה בטוחים וחסכוניים במצבי חירום, למשל, באזורים שחוו הצפות, שיטפונות או צונאמי ונותרו לאחר מכן מבודדים במשך ימים או שבועות ומנותקים מרשת החשמל ואספקת המים. יישום נוסף שאפשר לדמיין עבור טכנולוגיה זו הוא חממות צפות לגידול מזון, אפשרות מעניינת במיוחד באזורים מאוכלסים ביתר. החוקרים מחפשים כעת שיתופי פעולה עם גורמים מהתעשייה במטרה להפוך את אב הטיפוס שלהם לבר-קיימא, מתאים לתעשייה ורב-גוני יותר.
תקציר המאמר