فناوری راه نجات ایران از خشکسالی؟
نگاهی به چند ایده استارتاپی برای حل چالش آب در ایران
به شخصه توسعه را افزایش قابلیت می بینم نه به معنای ساختن زیرساخت، پل و سد و مانند این! توسعه افزایش قابلیت انسانی و نهادی است. توانایی و مهارت مبتنی بر صلاحیت و شایستگی ها. ارتباطات انسانی شما توسعه می یابد و با این موارد می توانید تولید ایده کنید. می توانید با دیگران همکاری و گفتگو کنید. می توانید کارآفرین باشید و فرصت های تازه ای برای خلق ثروت ایجاد کنید.
برشی از گفتگو با دکتر مقصود فراستخواه
مسعود براتی
نویسنده
پژوهشگر حوزه توسعه پایدار
ایران امروز در یکی از پیچیده ترین دوره های مدیریت آب قرار گرفته است. با وجود آنکه برآوردها نشان می دهد کشور همچنان سالانه حدود ۱۲۰ میلیارد مترمکعب منابع آب تجدیدپذیر در اختیار دارد، بخش عظیمی از این ذخایر به دلیل تبخیر بالا، نفوذ بی برنامه، آلودگی و مدیریت نامناسب رواناب ها از چرخه بهره برداری خارج می‌شود(1). این فاصله میان «وجود منابع طبیعی قابل توجه» و «ناتوانی در بهره برداری پایدار» در کنار تشدید آثار تغییرات اقلیمی، ایران را به یکی از کانون های بحران آب در منطقه تبدیل کرده است؛ جایی که افزایش دما، بی نظمی بارش ها و خشکسالی های متوالی فشار مضاعفی بر سامانه های آبی وارد کرده اند(2).
جنوب سیستان و بلوچستان نمونه ای روشن از این چالش ملی است. تصاویر ثبت شده از سیلاب های مونسونی در چاهان[1]، بنت[2] و ملوران[3] نشان می دهد حجم بزرگی از رواناب در مدت زمانی کوتاه وارد دشت مکران می شود، اما ظرف چند هفته تبخیر شده یا به دریای عمان می ریزد. در سال های اخیر، طرح های «مهار و ذخیره سازی سیلاب با استفاده از مخازن طبیعی سطحی» در محدوده نیکشهر، چاهان و زیرحوضه های ملوران، تلاش کرده اند این تهدید را به فرصت تبدیل کنند. ساختارهای زمین‌شناسی مانند ناودیس پتن پیس از جمله مخازن طبیعی اند که توان ذخیره سازی بالایی دارند و هدایت ثقلی رواناب به درون آن ها می تواند بخش بزرگی از آب های سیلابی را حفظ کند.
با این حال، حتی در صورت ذخیره سازی، تبخیر شدید موجب اتلاف دوباره آب می شود. مکمل سازی این طرح ها با فناوری های کاهش تبخیر مانند پوشش های سبک یا سایه بان های شناور و نیز سیستم های بازیابی رطوبت تبخیرشده می تواند کارایی آن ها را افزایش دهد. فناوری های جذب و میعان کم انرژی، از جمله سامانه های مبتنی بر جاذب ها[4] و میعان خورشیدی، این امکان را فراهم می کند که بخشی از بخار تبخیرشده دوباره به آب قابل شرب تبدیل شود. اقلیم جنوب سیستان ـ با تابش بسیار زیاد و رطوبت شبانه قابل توجه ـ بستری مناسب برای چنین فناوری هایی است. تجربه سامانه هایSOURCE Hydropanel[5] نشان می دهد (شکل 1) که بازیابی رطوبت هوا در اقلیم های خشک نه تنها ممکن است، بلکه در مقیاس بزرگ نیز کارایی بالایی دارد؛ بنابراین مدل های مشابه می توانند نقطه اتصال میان مدیریت تبخیر و فناوری های نوین تولید آب باشند(3).
تجربه جهانی SOURCE Global نشان می دهد بازیابی رطوبت از هوا نه یک ایده نظری، بلکه فناوری ای اثبات شده است. سامانه های SOURCE Hydropanel بدون نیاز به برق شبکه، تنها با نور خورشید و رطوبت هوا، آب شرب تولید می کنند. نمونه برجسته آن، «مزرعه آب» دانشگاه ایالتی آریزوناست که سالانه حدود ۱.۵ میلیون لیتر آب آشامیدنی تولید می کند و کارایی بالای این فناوری در اقلیم های خشک را نشان داده است(4). اجراهای مشابه در بیابان های امارات نیز نشان می دهد این فناوری حتی در مناطق با رطوبت پایین هم قابل اتکاست. سؤال کلیدی این است: آیا چنین ایده ای برای سیستان قابل بومی سازی است؟ این منطقه از نظر ترکیب اقلیمی به گونه ای است که خود یک «آزمایشگاه طبیعی» برای توسعه نسخه ساده سازی‌شده و کم هزینه تر فناوری های آب گیری از هوا محسوب می شود. وجود مخازن فصلی پرتبخیر، رطوبت شبانه بالا در اطراف این مخازن، سیلاب های کوتاه‌مدت و تابش شدید خورشیدی، همگی شرایطی هستند که امکان توسعه سامانه های جذب و میعان کم مصرف را فراهم می کنند.
در سال های اخیر، تشدید بحران آب در مناطق خشک باعث ظهور نسل تازه ای از فناوری های تولید و مدیریت آب شده است. در کنار سامانه هایی مانند SOURCE Hydropanel، دو فناوری مهم دیگر یعنی Watergen وAQUAWARE / Hybrid Solar Desalination جایگاه ویژه ای پیدا کرده اند. هر دو با رویکردهای متفاوت ولی مکمل، نشان می دهند که کمبود آب را می توان با بهره گیری از رطوبت هوا یا افزایش بازده نمک زدایی خورشیدی تا حد زیادی جبران کرد؛ به ویژه در کشورهایی مانند ایران که ظرفیت تابش و تبخیر بسیار بالاست. Watergen یک فناوری پیشرفته تولید آب از هواست که از یک مبدل حرارتی اختصاصی با راندمان بالا استفاده می کند. این طراحی، مصرف انرژی را کاهش داده و امکان تولید آب حتی در رطوبت های پایین ۲۰ تا ۳۰ درصد را فراهم می سازد. این سیستم در اندازه های خانگی (۳۰ لیتر در روز)، محلی (چندصد لیتر) و شهری (چند هزار لیتر) ساخته شده و در کشورهای خشک خاورمیانه و آفریقا به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.
فناوریAQUAWARE / Hybrid Solar Desalination نسل جدیدی از نمک زدایی خورشیدی تقویت شده است که در امارات و شرق آفریقا پایلوت شده است. این سامانه از تبخیر خورشیدی چندمرحله‌ای، جذب بخار با سوربنت های[6] پیشرفته و بازیافت حرارت استفاده می‌کند و بازده آن تا چهار برابر بیشتر از آب شیرین کن های خورشیدی قدیمی گزارش شده است(5). مزیت مهم این فناوری آن است که علاوه بر شیرین سازی آب شور، می تواند بخار تبخیری مخازن طبیعی را نیز بازیابی کند؛ قابلیتی که آن را برای مناطقی با تبخیر بسیار بالا مثل سیستان و بلوچستان ایده آل می کند. این دو فناوری نشان می دهند که ترکیب انرژی خورشیدی، جذب رطوبت و نمک زدایی کم مصرف می تواند پایه شکل گیری راه حل های بومی در ایران باشد؛ از واحدهای کوچک روستایی تا سامانه های منطقه‌ای برای تأمین پایدار آب شرب.
چگونگی بومی سازی ایده در سه مقیاس عملیاتی
در روستاهای پراکنده و فاقد آب شرب مطمئن، نصب یک یا دو واحد کوچک تولید آب از هوا می تواند نیاز روزانه خانوار را تأمین کند. استفاده از سوربنت های بومی و طراحی ساده، هزینه اولیه را کاهش داده و امکان تولید انبوه این سامانه ها را در داخل کشور فراهم می سازد. در نقاطی مانند ناودیس پتن‌پیس که رطوبت شبانه بیشتر است، ایجاد «مزارع آب» ۳۰ تا ۵۰ واحدی می تواند آب مدارس، مراکز درمانی یا چندین خانوار را تأمین کند. این سامانه ها مستقل از زیرساخت آبرسانی و تنها با انرژی خورشیدی کار می کنند. در شهرهای پرتبخیر مانند چابهار، کنارک یا بنت، ترکیب مخازن طبیعی ذخیره سیلاب با مزارع بزرگ تر تولید آب از هوا می تواند به عنوان یک منبع پایدار و اضطراری آب شرب عمل کند. سامانه های میعان خورشیدی و طراحی های ماژولار، امکان تولید آب در مقیاس چند ده مترمکعب در روز را با هزینه پایین فراهم می سازند.
سامانه ملی «خروج کنترل شده از کشاورزی»: بستری فناورانه برای مدیریت گذار معیشتی و امنیت آب در ایران
بحران آب در ایران مدت هاست از یک چالش زیست محیطی فراتر رفته و به مسأله ای با پیامدهای مستقیم اجتماعی و معیشتی تبدیل شده است. طبق تحلیل های گزارش پایه، کشور ناچار است در سال های آینده سطح زیرکشت آبی را به طور جدی کاهش دهد؛ در برخی سناریوها حتی تا ۴۰ درصد. چنین تغییری اگر بدون برنامه ریزی عادلانه انجام شود، می تواند به فقر، مهاجرت و نارضایتی گسترده در میان چهار میلیون کشاورز عمدتا فاقد مهارت جایگزین منجر شود(6). به همین دلیل، سناریوهای سازگاری نشان می دهند که ادامه وضعیت موجود نه تنها از نظر منابع آب غیرقابل دوام است، بلکه از نظر اقتصادی نیز به مراتب پرهزینه تر از اجرای برنامه های سازگاری است؛ موضوعی که در نمودار زیر به خوبی نمایش داده شده است.
بحران آب در ایران اکنون به مرحله ای رسیده است که کاهش جدی سطح زیرکشت آبی نه یک انتخاب، بلکه ضرورتی برای بقا و امنیت اجتماعی است. برای درک روشن تر این وضعیت، شکل زیر بخشی از یافته های مسگران و همکاران در سال 2016 را نشان می دهد(7)؛ مطالعه ای جامع که نشان می دهد بخش غالب سرزمین ایران اساسا ظرفیت طبیعی لازم برای کشاورزی پایدار را ندارد. این نقشه نشان می دهد بخش عمده سرزمین ایران از نظر خاک، توپوگرافی و بارش اساسا برای کشاورزی مناسب نیست و چیزی شبیه یک هشدار بزرگ جلوی چشم سیاست گذار می گذارد که «همه جا مزرعه نیست». توزیع پهنه ها نشان می دهد که اراضی با کیفیت متوسط تا بسیار خوب تنها بخش کوچکی از کشور را تشکیل می دهند، در حالی که زمین‌های نامناسب و بسیار ضعیف تقریبا سراسر مرکز، شرق و جنوب را پوشانده اند. این وضعیت یعنی هرگونه تداوم کشاورزی گسترده در بسیاری از این مناطق فقط مصرف آب را بالا می برد بدون اینکه بازده واقعی داشته باشد. همین تصویر عملا ضرورت برنامه ریزی برای کاهش هدفمند سطح زیرکشت و عبور به الگوهای معیشتی پایدارتر را روشن می‌کند.
ضرورت یک پلتفرم ملی
اینجاست که ایده های استارتاپی مدیریت خروج از کشاورزی با عناوینی مثل «AgriExit Platform» به عنوان یک راه حل فناورانه و اجتماعی، معنا پیدا می کند. این سامانه می تواند به جای حذف ناگهانی کشاورزی، فرآیند خروج را مرحله به مرحله، هدفمند و مبتنی بر داده های واقعی مدیریت کند. هسته اصلی پلتفرم، «موتور شناسایی زمین های غیرقابل‌دوام» است؛ یعنی جایی که ترکیب داده های تنش آبی، وضعیت آبخوان ها، تناسب خاک و الگوهای مصرف آب مشخص می کند کدام مزارع دیگر امکان ادامه بهره برداری ندارند. بر اساس داده های گزارش، بخش قابل توجهی از اراضی کشور در وضعیت «تنش بحرانی» قرار گرفته اند و کشاورزی در آن ها عملا به قیمت نابودی سفره های زیرزمینی ادامه دارد. این موتور تشخیص، نخستین گام برای طراحی یک خروج هدفمند است.
غرامت عادلانه و اقتصاد جایگزین
پلتفرم باید یک «ماشین حساب غرامت» داشته باشد که با استفاده از مدل های اقتصادی ارائه شده در گزارش (از جمله محاسبه بخشی از هزینه فرصت)، مبلغ منطقی و قابل قبول برای توقف یا کاهش فعالیت کشاورزی را محاسبه کند. این غرامت برخلاف یارانه های پراکنده فعلی، هدفمند، شفاف و متناسب با واقعیت زمین هر کشاورز خواهد بود. در ادامه، سامانه یک «مرکز توانمندسازی شغلی» ارائه می کند که براساس ویژگی های اقلیمی و نیازهای بازار، شغل های جایگزین را پیشنهاد می دهد؛ از جمله انرژی خورشیدی، گیاهان دارویی کم آب‌بر، تعمیر تجهیزات آب، یا گردشگری بومی. این بخش، مهم ترین مانع اجتماعی خروج از کشاورزی یعنی «ترس از بی‌درآمدی» را برطرف می کند. نسخه سازمانی سامانه، داشبوردی است که به وزارت جهاد کشاورزی، سازمان برنامه و بودجه و استانداری ها امکان می دهد مسیر کاهش سطح زیرکشت را از طریق شاخص های دقیق اجتماعی و محیط‌زیستی مدیریت کنند. بدون این ابزار، هر گونه برنامه خروج صرفا یک اقدام اداری کور خواهد بود.
چرا این استارتاپ حیاتی است؟
چون اگر فرآیند خروج از کشاورزی مدیریت نشود، بحران آب بلافاصله تبدیل به بحران های امنیتی، بیکاری، مهاجرت و نابرابری خواهد شد. ولی همین فرآیند، اگر علمی، تدریجی و جبرانی باشد، نه تنها منابع آبی را نجات می دهد، بلکه مسیر توسعه پایدار و تثبیت اجتماعی کشور را نیز فراهم می‌کند.
پانویس ها
[1]– روستایی در دهستان چاهان بخش مرکزی شهرستان نیکشهر
[2]– یکی از بخش های شهرستان نیکشهر در استان سیستان و بلوجستان
[3]– روستایی در دهستان چاهان بخش مرکزی شهرستان نیکشهر
[4]– سوربنت ها (Sorbents)
[5]– دستگاه‌هایی شبیه پنل خورشیدی که روی پشت‌بام یا زمین نصب می‌شوند و با ترکیب انرژی خورشید و رطوبت هوا، آب شرب تولید می‌کنند.
[6]– ماده‌ای که می‌تواند یک فاز دیگر را روی سطح خودش جذب کند (adsorption) یا در خودش جذب و حل کند (absorption). در فناوری‌های نمک‌زدایی معمولاً منظور مواد جاذب بخار آب است، نه جاذب نمک.
منابع: