مقدمه
بحران جهانی آب شیرین، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک، یکی از چالش‌های اصلی قرن حاضر است. مهرداد مظاهری، مخترع، پژوهشگر و کارآفرین ایرانی، با ارائه طرحی نوآورانه به نام آب شیرین کن خورشیدی شناور، گامی بزرگ در جهت حل این مشکل برداشته است. این طرح با بهره‌گیری از انرژی خورشیدی و نیروهای طبیعی، روشی نوین و کارآمد برای تولید آب شیرین ارائه می‌دهد.
مهرداد مظاهری تهرانی؛ پیشرو در نوآوری آب
مهرداد مظاهری، مخترع، پژوهشگر و کارآفرین، به دنبال یافتن راهکاری برای شیرین‌سازی آب با کمترین هزینه و بیشترین بازدهی، با الهام از طبیعت و با استفاده از دانش مهندسی شیمی و مکانیک، موفق به طراحی و ساخت این آب شیرین کن خورشیدی شده است.
مشکل و راه حل
مشکل اصلی در روش‌های سنتی شیرین‌سازی آب، نیاز به انرژی زیاد، هزینه‌های بالای پمپاژ آب و سیستم‌های کنترلی پیچیده است. همچنین، رسوب‌گذاری در دستگاه‌ها، از دیگر چالش‌های این روش‌ها به شمار می‌رود. آب شیرین کن خورشیدی شناور، با بهره‌گیری از انرژی خورشیدی به‌عنوان منبع انرژی رایگان و پاک، به این مشکلات پاسخ می‌دهد. در این سیستم، با استفاده از نیروی شناوری و اختلاف فشار، پمپاژ آب و کنترل سطح آب در مخزن به صورت خودکار انجام می‌شود. همچنین، با طراحی خاص دستگاه، از رسوب‌گذاری در بخش‌های مختلف دستگاه جلوگیری شده و نمک تولید شده نیز قابل بازیابی است.
شرح وضعیت دانش پیشین:
به‌طورکلی فرآیند شیرین سازی آب به روش‌های مختلفی انجام می‌گردد قدیمی‌ترین روش نمک‌زدایی از آب که هنوز پرکاربردترین روش نیز است، تبخیر و سپس میعان آب است. فرآیندی کاملاً مشابه با شیرین سازی آب در طبیعت یا به‌عبارت‌دیگر، باران. بزرگ‌ترین چالش پیش روی شیرین سازی آب نیاز شدید فرآیند نمک‌زدایی به انرژی می‌باشد. به‌گونه‌ای که با توجه به افزایش قیمت سوخت‌های فسیلی و اثرات مخرب این سوخت‌ها بر محیط‌زیست واحدهای بزرگ شیرین سازی آب باانرژی اتمی و خورشیدی پی‌ریزی شده است. به‌طورکلی در بسیاری از روش‌ها، شیرین سازی آب در مقیاس صنعتی بسیار پرهزینه است و در مواردی توجیه اقتصادی ندارد. خوشبختانه، کشور عزیزمان ایران، سرشار از انرژی پاک خورشیدی می‌باشد انرژی که در صورت یافتن روش مناسب می‌تواند گرمای موردنیاز فرآیند نمک‌زدایی از آب را تأمین کند. لذا این طرح بر اساس انرژی خورشیدی پی ریزی شده است.
شیرین سازی آب باانرژی خورشیدی به دو روش مستقیم و غیرمستقیم انجام می‌شود. درروش مستقیم از گرمای نور خورشید برای تبخیر آب استفاده می‌شود و سپس بخارآب میعان می‌شود. درروش غیرمستقیم، اول انرژی خورشید تبدیل به انرژی الکتریکی یا مکانیکی می‌شود و سپس این انرژی برای جداسازی مکانیکی استفاده می‌شود. روش‌های جداسازی مکانیکی عمدتاً مبتنی بر اسمز معکوس هستند.واضح است که در صورت یافتن روش مستقیم مناسب، این روش اتلاف انرژی کمتری خواهد داشت. به طور کلی آب شیرین کن های موجود از چهار بخش تامین کننده ی انرژی، پمپاژ آب نمک به مخزن، پمپاژ آب شیرین به خارج از آب شیرین کن و سیستم کنترلی (مخصوصاً در حالت استفاده از انرژی خورشیدی چون در طول شبانه روز تغییر می کند و دبی های مختلفی از آب نمک باید به دستگاه پمپ شود).
در این طرح با استفاده از آینه های چرخان گرمای بسیار زیادی تولید می شود و با استفاده از نیروی شناوری و انرژی بخار نیاز به پمپ از بین می رود. همچنین با ارائه ی سیستمی بسیار ساده و مکانیکی (استفاده از شناور و اخنلاف فشار آب و هوا)، بطور کاملاً دقیق میزین آب درون مخزن را همواره به میزان دلخواه ثابت نگه می داریم.
شرح اختراع
این دستگاه شامل یک مخزن شناور بر روی آب دریا است که با استفاده از آینه‌های متمرکز کننده، انرژی خورشیدی را جذب می‌کند. گرمای تولید شده، باعث تبخیر آب درون مخزن شده و بخار آب تولید شده، پس از سرد شدن، به صورت آب شیرین در می‌آید. یک سیستم کنترل مکانیکی ساده، بر اساس نیروی شناوری و اختلاف فشار، سطح آب درون مخزن را به صورت خودکار تنظیم می‌کند. همچنین، آب شور غلیظ شده، به صورت مداوم از مخزن خارج شده و در مخازن جانبی ذخیره می‌شود.
مزایای آب شیرین کن خورشیدی شناور
