نانو محک بهبود
انقلاب چهارم آب يا چهارمين انقلاب صنعتي؟

انقلاب چهارم آب يا چهارمين انقلاب صنعتي؟

مترجم: عبدالله مصطفايي

در سايت انجمن پاتوق يو نوشته شده است که آب ماده اي است که حيات بدون آن ميسر نيست. بشر از دوره نوسنگي سعي در مهار آب داشته و روي الواحي که از چهار هزار سال قبل از ميلاد از سومري ها باقي مانده، سنگ نوشته هايي با اين مضمون موجود است. در دين يهود نيز اشاره شده است که حضرت موسي در هزارو ٤٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح با عصاي سحرآميز خود چشمه اي در دل کوير پديد آورد. اين موضوع بر اهميت آب در زمان هاي گذشته صحه مي گذارد، به نحوي که تمدن هاي بزرگ در کنار رودهاي بزرگ ظاهر شده اند. استخراج آب هاي زيرزميني سابقه اي طولاني در کشورهاي مختلف مانند چين (حفر چاهي تا عمق هزارو ٥٠٠ متر به وسيله دسته هاي ني)، مصر (چاه يوسف با عمق تقريبي صد متر که سه هزار سال قدمت دارد) و ايران باستان دارد. منوچهر پادشاه ايراني حدود سه هزارو ٤٠٠ سال پيش دستور داد حفر کاريز (قنات) را به برزگران بياموزند. پيونددادن لوله هاي چاه و انتقال ثقلي آب زيرزميني کار طاقت فرسايي بوده که ايرانيان سرآمد آن بوده اند. کهن ترين قناتي که آثاري از آن باقي مانده، درشمال ايران پيدا شده است. اين قنات هم زمان با ورود آريايي ها حفر شده است. عمر قنات گناباد را که مادر چاه آن ٣٠٠ متر عمق دارد، دوهزارو ٥٠٠ سال برآورد کرده اند. همه اينها گوياي اهميت آب براي جوامع مختلف است و از اين رو در طول تاريخ تحولات وسيعي در اين عرصه رخ داده که بررسي همه آنها نيازمند مثنوي هفتادمن است. البته هستند کساني که با تکيه بر اين گذشته و تهيه اين گونه تاريخچه ها، سعي در پيش بيني آينده نيز دارند.
    
    کشتي نوح بسازيم
     «ديويد سدلاک»، استاد دانشکده مهندسي عمران و محيط زيست در دانشگاه کاليفرنيا در برکلي است. او در سال ٢٠١٥ برنده جايزه Prose Award در شاخه مهندسي و فناوري شد. البته او جوايز زياد ديگري نيز کسب کرده است. او در کتاب خود به نام Water ٤،٠ به اين موضوع اشاره دارد که در دوهزارو ٥٠٠ سال گذشته، سه انقلاب در عرصه سيستم آب شهري رخ داده است و براي درک انقلاب چهارم در اين حوزه بايد اين سه تحول را به طور کامل شناخت و تحليل کرد تا بتوان در مورد آينده آنها تصميم گيري کرد. ضمنا ايشان معتقد است قبل از آنکه بحران هاي آب ما را مجبور کنند که تن به انجام تغيير در ديدگاه هاي خود بدهيم، بايد با دورانديشي و آينده نگري تن به سرمايه گذاري هاي جديد براي فناوري و دانش عمومي بدهيم و اصطلاحا مانند حضرت نوح سال ها قبل از توفان، کشتي هاي نجات جوامع خود را بسازيم. از اين رو مطالعه اين کتاب به همه دست اندرکاران عرصه آب پيشنهاد مي شود. جالب است بدانيد که اخيرا در آلمان سياست Industry ٤.٠ مطرح شده است؛ يعني بايد چهارمين انقلاب صنعتي رخ دهد تا آلمان بتواند به عنوان يکي از پيشگامان صنعت جهان به حيات خود ادامه دهد. براي اين کار از همه دستگاه ها خواسته شده است خود را براي اين امر آماده کنند. گفته شده است براي اين هدف بايد از فناوري اطلاعات (IT) در تمامي ارکان صنعت استفاده شود. هدف نيز افزايش بهره وري و کاهش مصرف انرژي و مواد در فرايندها و ساختارهاي صنعتي است. در اين بين امور آب برلين به عنوان يکي از بزرگ ترين شرکت هاي آب و فاضلاب آلمان وظيفه تامين آب و نيز جمع آوري و تصفيه پيشرفته فاضلاب جمعيت سه ميليون و ٧٠٠ هزار نفري برلين و براندنبورگ را بر عهده دارد. در کنار اين کارها، امور آب برلين در تلاش است تا تمامي انرژي مصرفي خود را نيز توليد کند و تاکنون توانسته حدود ٧٠ درصد از انرژي مورد نياز شش تصفيه خانه فاضلاب خود را از طريق بيوگاز و لجن تامين کند. البته از اواخر سال ٢٠١٢ سه توربين بادي نيز در تصفيه خانه فاضلاب
     Schonerlinde نصب شده است که هر توربين توان توليد دو مگاوات برق را دارد و با اين حساب، تصفيه خانه از لحاظ تامين انرژي خودکفا شده است. درحال حاضر حدود ٢٢١ کيلومترمربع از سطح شهر برلين به مناطق حفاظت شده براي آب اختصاص يافته است که اين به معني اشغال يک چهارم از سطح شهر است. در اين شهر از سال ١٩٩٠ حدود پنج ميليارد دلار سرمايه گذاري شده است تا ميزان فسفر و نيتروژن آمونياکي كه در رودخانه هاي Spree و Havel تخليه مي شوند به ترتيب ٨١ و ٩٨ درصد کاهش يابد. اين شرکت با داشتن چهارهزارو ٢٥٥ پرسنل در سال ٢٠١٦ حدود ٢١٠ ميليون مترمکعب آب را از ٦٥٠ چاه به داخل ٩ شبکه آب پمپاژ کرده است. طول اين شبکه ها هفت هزارو ٩٠٠ کيلومتر است و به ٢٧٦ هزار ساختمان در منطقه برلين آب رساني مي کند. به علاوه در همين سال در شش تصفيه خانه فاضلاب اين شهر حدود ٢٤ ميليون مترمکعب فاضلاب تصفيه شده است. طول شبکه فاضلاب ٩هزارو ٧٠٠ کيلومتر است و ١٥٠ ايستگاه پمپاژ در اين شبکه وجود دارد. ضمنا درآمد اين شرکت در سال ٢٠١٦ بالغ بر يک و دودهم ميليارد يورو گزارش شده است. امور آب برلين در کنار پيشرفت هاي فوق به دنبال ديجيتالي کردن داده هاي آنالوگ موجود در قسمت منابع آب شرب خود است. نشريه water & wastewater international مصاحبه اي با خانم «رگينا»، رئيس بخش تحقيق و توسعه اين شرکت انجام داده است که در ادامه مي آيد. ضمنا ايشان از استادان دانشکده مهندسي شيمي دانشگاه صنعتي برلين هستند.
    
    گويا امور آب برلين در تمامي قسمت هاي چرخه آب فعال است و در تلاش براي بهبود عملکرد خود نه تنها به دنبال استراتژي Industry ٤،٠ است، بلکه به دنبال برپايي چهارمين انقلاب آب (Water ٤.٠) نيز هست. اجازه دهيد از تلاش هاي شما در زمينه افزايش بهره وري از آب زيرزميني، سوالات خود را آغاز کنيم؟
     ما ٦٥٠ چاه آب در اختيار داريم که آب مورد نياز خود را از آنها برداشت مي کنيم و به علاوه مي توانيم از اين ٦٥٠ چاه براي پايش کيفيت آب استفاده کنيم. براي انجام اين پايش ما به تعداد زيادي حسگر و تجهيزات ديگر نيازمنديم تا بتوانيم به مدل هايي دست يابيم که علاوه بر کيفيت آب، درباره کميت آن نيز به اطلاعات کافي دست يابيم. درحال حاضر ما قادريم که علاوه بر ترکيبات آلي با غلظت هاي ناچيز، غلظت نمک را نيز اندازه گيري کنيم. لازم به ذکر است که ما اين کارهاي تحقيقاتي را به کمک دانشگاه ها انجام مي دهيم تا هنگام وقوع انقلاب چهارم آب آماده باشيم.
    
    آيا با تمامي اين داده ها شما قادر هستيد که افزايش تغذيه آبخوان يا افزايش برداشت و مصرف آب و نحوه تغيير آنها با يکديگر را پايش کنيد؟
     از يک سو ما در حال پايش چگونگي تغييرات سطح ايستابي هستيم. در اين بين موضوع تغذيه آبخوان يکي از مهم ترين موضوعات تحقيقاتي است. چون هنگام تغذيه آب، شما بايد مطمئن باشيد کيفيت آب شما در همان کيفيتي که مي خواسته ايد، باقي خواهد ماند. با استفاده از مدل هاي زيستي ما قادر به پيشگويي اين موضوع هستيم که چقدر آب مصرف کنيم تا مثلا سطح ايستابي کاهش نيابد. اين يکي از فعاليت هايي است که تيم هاي بهره برداري ما بر آن متمرکز هستند.
    
    خب، اينها در مورد آب آشاميدني بود. درباره فعاليت هاي خودتان در موضوع ايجاد فرايندهاي مستقل تصفيه فاضلاب، به ويژه در زمينه بهره وري انرژي توضيح بدهيد؟
     تصفيه خانه هاي فاضلاب به خصوص در بخش هوادهي بيولوژيک، مقدار زيادي انرژي مصرف مي کنند. بنابراين ما از يک سو با استفاده از تجهيزات بهتر و سنسورهاي بيشتر مثل سنسورهاي اکسيژن، در پي کنترل مقدار آن در محدوده بهينه هستيم. به علاوه از سوي ديگر ما توليد متان نيز داريم و قادريم که فسفر را از لجن اين تصفيه خانه ها بازيافت کنيم. ضمنا ما شديدا به دنبال افزايش استفاده از انرژي هاي تجديدپذير در تصفيه خانه هاي خود هستيم.
    
    ما شاهديم در نقاط ديگر اروپا مثل دانمارک، تصفيه خانه هاي فاضلاب به خودکفايي انرژي رسيده اند و حتي بيش از انرژي مصرفي خود، انرژي توليد مي کنند. من مي خواهم بپرسم Water ٤،٠ براي شما چه معنايي دارد؟ آيا اين فقط يک شعار متجددانه است يا اينکه تصفيه خانه ها در پي رسيدن به اهداف آن هستند؟
     اين اصلا يک شعار متجددانه نيست، بلکه کاري براي آينده است. البته ما هنوز به تمامي آن را به انجام نرسانده ايم، ولي با استفاده از ظرفيت دانشگاه هاي صنعتي، ما استادان فن را به خدمت گرفته ايم تا در زمينه ديجيتالي کردن اطلاعات و استفاده از فناوري اطلاعات فعاليت کنند و ما را قادر سازند از حسگرها (سنسورها) استفاده کنيم تا کيفيت آب در هر منطقه از شبکه لوله ها پايش شود. طول اين شبکه هفت هزارو ٩٠٠ کيلومتر است و راهي طولاني از تصفيه خانه آب تا مصرف کننده وجود دارد. در سوي ديگر اين موضوع نيز گسترش انواع سنسورها وجود دارد. در زمينه مسائل امنيتي ما مي خواهيم در صورتي که با يک حمله تروريستي در شبکه آب مواجه شديم، قادر باشيم سريعا متوجه شويم که در کجا اين حادثه رخ داده است و تبعات اين حمله به شبکه آب را مدل سازي کنيم. ما واقعا به دنبال موضوعات آينده پژوهي هستيم و هدفمان آن است که با راه اندازي واحدهاي آزمايشي و نمايشي و انجام تحقيقات نهايتا اين پيشرفت ها را به واقعيت عملي تبديل کنيم. مثلا درخصوص پيشرفت هاي به دست آمده در حوزه ايستگاه هاي پمپاژ آب، قادريم از يک ايستگاه پمپاژ، تمامي ١٥٠ ايستگاه ديگر را کنترل کنيم. احتمالا ما در آينده قادر خواهيم بود وظايف خودمان را با تعداد پرسنل کمتري به انجام برسانيم چون حسگرها ايده هاي بهتري براي مديريت آب و فاضلاب ارائه مي دهند.
    
    شما به داشتن حسگرهاي بيشتر در شبکه اشاره کرديد. آيا اين به معني افزايش هزينه و تعميرات بيشتر نخواهد بود؟
     اصلا اين به معني تعداد زيادي حسگر نيست. درحال حاضر ما در حال تحقيق روي اين هستيم که کدام نقاط شاخص، نيازمند حسگر هستند. نتايج اوليه گوياي آن است که براي پايش کل اين شبکه و نيز براي داشتن بهترين فشار در شبکه فقط به ٥٠ حسگر نياز است.
    
    آيا اين تعداد براي کل شبکه هفت هزارو ٩٠٠کيلومتري کافي است؟
     بله، دقيقا. آنچه ما مي خواهيم انجام دهيم، سنجش کيفيت است. اين کار از طريق يافتن نقاط شاخص که بايد حسگر در آنجا قرار گيرد، قابل انجام است. ما نمي توانيم اجازه دهيم تعداد زيادي حسگر نصب شود و هزينه ها شديدا افزايش يابد چون شما بايد عمليات آنها را پايش کرده و آنها را تميز کنيد که اين مورد نظر و مطلوب ما نيست.
     مطلوب ما آن است که با کمترين تجهيزات پايش، بتوانيم از وقوع وقايع مطلع شده و راهبري امور را با دقت انجام دهيم. ما اين کار را خوب انجام داده ايم، ولي اين به معناي پايان يافتن آن نيست. به علاوه ما تلاش در پيش بيني وقوع سيل در سطح شهر را داريم. بنابراين چهار ساعت پيش از آغاز سيل ما آب ها را به تصفيه خانه هاي فاضلاب منتقل مي کنيم تا ذخيره سازي در شبکه هاي ما امکان پذير شود. در اينجا نيز ما در مورد به کارگيري تعداد ١٠هزار حسگر براي کنترل سيلاب صحبت نمي کنيم. مي توانيد تصور کنيد که مثلا هر راکب دوچرخه يا موتورسوار داراي حسگر سيلاب روي تلفن هوشمند خود است چون هرکس از روي موبايل خود مي تواند بگويد که باران خواهد آمد يا خير. بدين صورت يک سيستم پايش مبتني بر همکاري عمومي مردم خواهيم داشت. اينها اهدافي است که ما در استراتژي Water ٤،٠ سعي در حصول به آنها خواهيم داشت.
    
    


 روزنامه شرق

دیدگاه خود را ارسال نمایید

ما را دنبال کنید