آب از دیرباز نقش اساسی در توسعه کشاورزی داشته است. اما درحالحاضر تامین آب سالم برای آشامیدنی و نیز مصارف کشاورزی از چالشهای مهم بسیاری از کشورها از جمله ایران شده است.
به گزارش پایگاه خبری گسترش، روزنامه صمت نوشت: در واقع میتوان گفت جمعیت جهان با بحران آب روبهرو است. در گزارش وضعیت آینده پروژه میلنیوم سازمان ملل آمده است که بیش از ۷۰۰ میلیون نفر در سراسر جهان از کمبود آب رنج میبرند و اگر کاری در این زمینه نشود، این مقدار تا سال ۲۰۲۵میلادی به ۳ میلیارد نفر فزونی خواهد یافت. افزایش مصرف آب در جهان در هر ۲۰ سال دو برابر برآورد شده است که ۷۰ درصد از آن در بخش کشاورزی مصرف میشود. با اینحال، افزایش میزان تولید آب به اندازهای نیست که این افزایش تقاضا را پاسخ دهد. بنابراین میتوان گفت که تهیه آب پاک و سالم و نیز به صرفه به منظور رفع نیازهای انسان یکی از چالشهای بزرگ قرن بیست و یکم به شمار میرود. بخش کشاورزی در ایران با ۹۲ درصد بزرگترین و مهمترین مصرفکننده آب در کشور به شمار میرود. بیش از ۸۰ درصد اتلاف منابع آب به دلیل استفاده نکردن از فناوریهای پیشرفته آبیاری در این بخش به هدر میرود. تعدادی از کارشناسان معتقدند که مدیریت منابع آب کشور در شرایط فعلی مناسب نیست و موجب شده در سالهای گذشته شاهد کاهش منابع آبهای زیرزمینی و نیز کاهش سطح زیرکشت کشاورزی در برخی مناطق باشیم. الگوی مصرف آب آشامیدنی براساس اعلام بانک جهانی، برای یک نفر در سال یک مترمکعب و برای بهداشت در زندگی به ازای هر نفر ۱۰۰ مترمکعب در سال است. بر این اساس، در کشور ما ۷۰ درصد بیشتر از الگوی جهانی آب مصرف میشود! همچنین براساس آمار اعلام شده، میانگین آب مصرفی سرانه جهان (صنعتی، کشاورزی و آشامیدنی) حدود ۵۸۰ مترمکعب برای هر نفر در سال است که این رقم در ایران حدود ۱۳۰۰ مترمکعب در سال است این امر اتلاف منابع آب و اسراف بیش از حد منابع حیاتی را نشان میدهد. مقدار مصرف سرانه آب لولهکشی آشامیدنی در شهرهای ایران حدود ۱۴۲ مترمکعب در سال است که از مصرف سرانه برخی کشورهای اروپایی پرآب، مانند اتریش (۱۰۸ مترمکعب درسال) و بلژیک (۱۰۵ مترمکعب درسال) بیشتر است؛ یکی از دلایل این امر آن است که در ایران از آب آشامیدنی تصفیهشده برای شستوشوی اتومبیل، حیاط، آبیاری باغچهها، استحمام، شستن لباس و ظرف استفاده میشود در حالی که در بیشتر کشورها آب آشامیدنی از آبی که به سایر مصارف میرسد، جداست. یکی از راههای موثر بر بهرهگیری بهینه از منابع آبی بکارگیری فناوریهای نوین در این زمینه است. به عنوان مثال، حجم بسیار پسابهای تولیدی در شهرها و صنایع، چنانچه به شیوه صحیح مدیریت و با فناوریهای جدید تصفیه و بازچرخانی شود، میتواند به عنوان یک منبع بزرگ آبی، به حل مشکلات حاد ما در این حوزه کمک کند و برعکس، اگر این حجم انبوه از آب آلوده با بیتوجهی رها شود، میتواند بهطور جدی باعث آلودگی منابع زیرزمینی و ایجاد انواع مشکلات بعدی شود. در واقع با گذشت زمان نیاز به فناوری نوین برای مدیریت آب بیش از پیش احساس میشود. در اینجا برخی از کاربردهای فناوری نانو در این زمینه را بررسی میکنیم. فناوری نانو از ظرفیت بسیار بالایی در تصفیه آب و فاضلاب، بهبود کارآیی تصفیه، ضدعفونیکردن و تامین آب مورد نیاز از منابع غیرمتعارف برخوردار است. ویژگی و مزایای اصلی استفاده از فناوری نانو در تصفیه آب و پساب عبارتند از: تصفیه آبهای غیرمتعارف آسانی و ارزانی تامین غشای مصرفی؛ افزایش بازده و کاهش مصرف انرژی نسبت به سامانههای تصفیه کنونی؛ کاهش تجهیزات جانبی؛ کاهش تولید پساب و گرفتگی غشاء. فناوری نانو قابلیت تشخیص و جداسازی و حذف بسیاری از آلایندههای آلی و معدنی و مواد سمی و مضر را از آب دارد که این موارد به این شرح است: جداسازی یا از بین بردن انواع ویروسها و باکتریها و پاتوژنها (ضدعفونی کردن آب) جداسازی و حذف فلزات سنگین (سرب، کادمیوم، نیکل، پالادیوم و...) جداسازی و حذف انواع آلایندههای آلی و مواد سمی (نیترات، DDT، علفکشها، آفتکشها، مواد آلی و...) شیرینسازی آب ضدعفونی کردن و کنترل میکروبی آب در روشهای مرسوم، برای ضد عفونی کردن آب از موادی چون کلر، کلرآمین، دیاکسید کلر، گاز کلر و ازن بهره برد. استفاده از این ترکیبات در آب، به تولید مواد سمی و سرطانزا مانند هالومتان، نیتروزآمین، برومات و... منجر میشود که یکی از معضلات صنعت آب است. تابش اشعه فرابنفش تولید این قبیل مواد را به حداقل میرساند اما این روش فقط برای ویروسهای خاصی کاربرد دارد. آب را با کمک فناوری نانو به دو طریق ضد عفونی میکنند: ۱- از بین بردن ویروسها و باکتریهای موجود در آب: در این روش مواد نانویی با اتصال به پروتئینهای حیاتی و تخریب آنزیمی ویروس و باکتری یا با جلوگیری از تکثیر مواد ژنتیکی (RNA وDNA ) و تغییر ساختار آنها، موجب از بین رفتن یا غیرفعال شدن ویروسها و باکتریها در محیط آبی میشوند. نانوموادی چون نانونقره، نانودیاکسید روی، نانواکسید کلسیم، نانواکسید منیزیم، کیتوزان، نانوذرات آهن صفرظرفیتی، نانودیاکسید آلومینیوم، نانودیاکسید تیتانیوم و نانولولههای کربنی تاکنون بدین منظور مورد استفاده قرار گرفتهاند که خاصیت ضدمیکروبی و اکسیدکنندگی قوی از خود نشان میدهند. ۲- جداسازی ویروسها و باکتریها از آب با استفاده از فیلترها و مواد نانویی چون غشاهای نانوفیلتراسیون، نانولولههای کربی، نانوزئولیتها، نانوکامپوزیتها و سرامیکهای نانومتری که قابلیت به دام انداختن ویروسها و باکتریها را دارند. این فیلترها میتوانند اندوتوکسینهای میکروبی، مواد ژنتیکی و ذرات کوچک تا ابعاد میکرو را از آب جدا کنند. مزایا و ویژگیها توانایی ضدمیکروبی گسترده در دمای محیط و زمان کوتاه تولید نشدن ترکیبات مضر و سمی در هنگام استفاده و بعد از آن بی خطر بودن آن برای سلامتی انسان کاربرد آسان و به صرفه نداشتن خاصیت خورندگی سطوح جداسازی و حذف آلاینده تصفیه آب با بکارگیری فناوری نانو برای کشاورزان به ویژه در کشورهای درحال توسعه بسیار به صرفه است. خالصسازی و تصفیه آب با این فناوری براساس استفاده از فیلترهای غشایی (نانولولههای کربنی و سرامیکهای متخلخل نانویی) و نانوذرات مغناطیسی است. فیلترهایی که با نانولوله کربنی ساخته شده، قابلیت بکارگیری در حذف آلایندهها و مواد سمی از آب آشامیدنی را دارند. همچنین این مواد قدرت بالایی در حذف فلزات سنگین از قبیل سرب، کادمیوم، اورانیوم و آرسنیک دارند. نانوبلورهایی چون مگنتیت ضمن حفظ خصوصیات مغناطیسی خود، قابلیت ایجاد پیوند قوی و غیرقابل برگشت با آلایندههایی مانند آرسنیک دارند. حذف آرسنیک و ارگانسیمهای موجود در آب با بکارگیری نانوکانی رس مصنوعی و بدون استفاده از تجهیزات گرانقیمت امکانپذیر است؛ بدین ترتیب که تنها با عبور دادن آب از ستونهای حاوی این کانی، آلایندههای موجود در آب حذف میشود. از دیگر مواد نانومتری مورد استفاده در حذف آلایندههای فلزی و آلی از منابع آب میتوان به نانوذرات آهن صفر ظرفیتی اشاره کرد. نانوزئولیت، اکسیدهای فلزی، فیبرها، آنزیمها و دیاکسید تیتانیوم نیز برای از بین بردن آلودگی در آب مورد استفاده قرار گرفتهاند. این فناوری کارآیی زیادی در حذف ذرات آلی و آفتکشهایی از قبیلDDT، اندوسولفان و مالاتیون از محیطهای آبی دارد.
