افتخاری دیگر برای فولاد هرمزگان

بر اساس انتخاب ستاد بزرگداشت هفته پژوهش و فناوری صنعت، معدن و تجارت در سال ٩٩، ساخت پایلوت محصول «سامانه آب شیرین کن جذبی دو بستره تک مرحله‌ای با مکانیزم بازیافت داخلی جرمی و حرارتی» معرفی شده توسط فولاد هرمزگان به عنوان محصول تحقیق و توسعه برتر واحد‌های تولیدی، صنعتی و معدنی کشور در سال ۹۹ انتخاب شد

معدن

این آب شیرین‌کن در واحد طراحی و توسعه شرکت فولاد هرمزگان جنوب و با همکاری تعدادی از نیروهای فولاد هرمزگان طراحی و تولید شده است. در این گزارش، شاهین زارع مدیر متالورژی، طراحی و توسعه محصولات شرکت فولاد هرمزگان، مزایای اجرایی شدن این طرح را عنوان کرده و در ادامه محسن خجسته‌نیا، رئیس تحقیق و توسعه شرکت فولاد هرمزگان، توضیحات تکمیلی نسبت به این طرح را بیان می‌کند.

افزایش تعامل بین بخش صنعت و دانشگاه نتیجه‌بخش شد

شاهین زارع، مدیر متالورژی، طراحی و توسعه محصولات شرکت فولاد هرمزگان بیان کرد: در طی چند سال اخیر افزایش رقابت و انگیزه پیشرفت، بسیاری از سازمان‌ها را بر آن داشته که فعالیت‌های خود را بر تولیدات اساسی و توانمندی‌های محوری متمرکز کنند که این امر مستلزم سرمایه‌گذاری در تحقیقات و ایجاد نوآوری‌های فناورانه است و مسلما انجام تحقیقات در سازمان‌ها باهدف حمایت از نوآوری صورت می‌گیرد.

در همین راستا طی تعاملی سازنده بین دانشگاه هرمزگان و شرکت فولاد هرمزگان اقدام به تعریف پروژه‌ای با عنوان مطالعه و پژوهش در راستای ساخت پایلوت آب‌شیرین‌کن جذبی دو بستره تک‌مرحله‌ای، با مکانیسم بازیافت داخلی جرمی و حرارتی نموده که پس از تلاش‌های مکرر صورت گرفته از سوی اساتید دانشگاه هرمزگان و واحدهای انرژی و سیالات و تحقیق و توسعه فولاد هرمزگان محصول فوق بر اساس انتخاب ستاد بزرگداشت هفته پژوهش و فناوری صنعت، معدن و تجارت در سال ۹۹ موفق به کسب عنوان محصول تحقیق و توسعه برتر واحدهای تولیدی صنعتی و معدنی کشور شد.

با توجه به نیاز دنیا و کشور به آب شیرین و محدودیت منابع آبی شیرین، حرکت به سمت استفاده از فناوری‌های شیرین‌سازی آب شور دریا اهمیت به‌سزایی دارد. البته درحال‌حاضر نیز استفاده از آب‌شیرین‌کن در دنیا رواج دارد اما در فناوری‌های رایج آب‌شیرین‌کن فعلی میزان مصرف انرژی الکتریکال و گرمایی، بسیار زیاد بوده و به همین علت میزان هزینه تعمیرات و نگهداری و تامین قطعات مصرفی بسیار بالا است؛ به گونه‌ای که معمولا هزینه آب تولیدشده بسیار بالا و کیفیت آب تولیدی نیز نامناسب است. در این میان کشورهای محدودی به سمت استفاده از فناوری آب‌شیرین‌کن جذبی حرکت کرده‌اند. این فناوری بسیار جدید بوده و در عین حال که آب با کیفیتی از آن تولید می‌شود، هزینه کمتری نیز داشته و سازگاری به مراتب بالاتری نیز با محیط‌زیست دارد. خوشبختانه پژوهشگران شرکت فولاد هرمزگان نیز موفق به طراحی و ساخت این آب شیرین‌کن جذبی شده‌اند.

لزوم حرکت به سمت آب شیرین‌کن‌های جذبی

محسن خجسته‌نژاد، رئیس تحقیق و توسعه شرکت فولاد هرمزگان جنوب اظهار کرد: آب مایه حیات است، هرچند که ۷۱% سطح زمین از آب پوشیده شده است، ۵/۹۷% آن آب‌شور و تنها ۵/۲% از آن آب شیرین است. آب معمولا در ۳ قسمت مصارف خانگی، صنعتی و کشاورزی مورداستفاده قرار می‌گیرد، در جهان‌ بین ۶۰ تا ۹۰% از این آب در کشاورزی اما در ایران این میزان حدود ۹۰% است، ایران با بحران کم‌آبی مواجه است و در آینده این بحران شدیدتر خواهد شد، از طرف دیگر با رشد جمعیت، نیاز به تولیدات کشاورزی بیشتری از قبل احساس خواهد شد که آب دریا به‌عنوان یک منبع تمام‌نشدنی می‌تواند مورداستفاده قرار گیرد، بنابراین راه‌حل عملی برای اینکه بتوان با این مشکل روبه‌رو شد این است که روش‌های کم‌هزینه را برای نمک‌زدایی از آب دریا و تولید آب آشامیدنی جست‌وجو کنیم که در آن شرایط سازگاری با محیط‌زیست نیز دیده‌شده باشد. یکی از این روش‌ها استفاده از آب‌شیرین‌کن جذبی می‌تواند باشد که در سال ۲۰۰۶ اختراع آن ثبت شد. چندین روش برای نمک‌زدایی از آب دریا وجود دارد که شامل نمک‌زدایی چند اثره (MED)، نمک‌زدایی چندمرحله‌ای (MSF)، اسمز معکوس (RO) که همه این موارد به‌صورت تجاری گسترده شده‌اند.

در فناوری‌های رایج آب‌شیرین‌کن میزان مصرف انرژی الکتریکال و گرمایی بسیار زیاد است و به همین میزان هزینه تعمیرات و نگهداری و تامین قطعات مصرفی بسیار بالا است به گونه‌ای که معمولا هزینه آب تولیدشده بسیار بالا و کیفیت آب تولیدی نیز نامناسب است برای مثال در رایج‌ترین صنعت آب‌شیرین‌کن، RO که تقریبا ۵۰ درصد واحدهای آب‌شیرین‌کن‌ها از این فناوری استفاده می‌کنند، ۲۵ درصد هزینه مربوط به سیستم پیش‌تصفیه و دفع آب‌شور تغلیظ شده به دریا می‌شود و هزینه مواد شیمیایی موردنیاز فرآیند و تعویض ممبران‌ها نیز خود درصد قابل‌ توجهی از هزینه‌های مربوطه است و همچنین دفع آب ‌شور تغلیظ شده در خلیج همیشه فارس که هر ۴ سال یک‌بار در سیکل گردش، آب آن تعویض می‌شود، آثار نامطلوب بسیار زیادی در اکوسیستم دریا و منطقه خواهد داشت.

نگاهی به روش‌های شیرین‌سازی آب دریا

فن‌آوری آب‌شیرین‌کن جذبی بسیار جدید بوده و در انحصار کشور ژاپن و سنگاپور است و برای نخستین بار چنین طرحی در ایران اجرا خواهد شد. اجرای پروژه در شهر بندرعباس و به‌دست آوردن پارامترهای طراحی مناسب شهر بندرعباس از نکات قابل‌توجه پروژه مذکور خواهد بود. تلاش‌هایی در دنیا برای بهبود عملکرد این سیستم در حال انجام است؛ و با سرعتی بسیار فزاینده در مهروموم‌های اخیر در کشورهای پیشرفته و تحقیقات بین‌المللی در حال بسط و گسترش است. تاکنون هیچ محقق ایرانی در این زمینه حتی به‌صورت تئوری هم تحقیقی نداشته است. ازاین‌رو طرحی ارائه‌شده است که ضمن نیاز به انرژی گرمایی با سطح پایین، هزینه آب تولیدشده آن تقریبا یک‌پنجم فنّاوری RO می‌باشد و هیچ‌گونه قطعه مصرفی در آن به‌کار نرفته است (مثل ممبران) و چون با انرژی سطح پایین کار می‌کند هزینه تعمیرات و نگهداری آن بسیار پایین است و امکان استفاده از انرژی‌های هدررفته در مجموعه‌های صنعتی می‌تواند تامین‌کننده بسیار مناسبی به‌عنوان منبع حرارتی موردنیاز این فناوری باشد. برای مثال با توجه به اینکه ما تنها به یک منبع آب گرم نیاز داریم جهت خنک کاری تختال‌ها از حوضچه آب استفاده کنیم و این آب که حرارت را جذب می‌کند می‌تواند خود منبع آب گرم باشد و یا می‌توانیم از بخار خروجی در واحد ریخته‌گری و یا واحدهای خنک‌سازی به‌عنوان منبع تامین بخار و حرارت استفاده کنیم.

تولید آب شیرین از آب دریا به دلیل گسترش صنایع و همچنین محدودیت‌های منابع آب شیرین امروزه یکی از ملزومات صنعتی کردن کشور است. به‌کارگیری این فناوری می‌تواند ما را از خرید ممبران‌های (غشاهای) تولید آب شیرین از آب‌شور به روش اسمز معکوس (RO) بی‌نیاز کند. درحال‌حاضر فناوری ساخت ممبران در اختیار تعداد اندکی از کشورهای صنعتی است.

همچنین به دلیل عدم نیاز به سیستم پیش‌تصفیه نیاز به مواد شیمیایی انعقاد‌کننده منتفی می‌شود. به‌دلیل کاهش مصرف انرژی تولید یک مترمکعب آب شیرین نسبت به روش‌های مهم موجود ازجمله MED، MSF ازنظر اقتصادی و همچنین کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای از نظر زیست‌محیطی توجیه‌پذیر است.

کاهش هزینه در عین سازگاری با محیط زیست

پرکاربردترین فنّاوری رایج در زمان کنونی فنّاوری RO می‌باشد که هزینه تمام‌شده آن چهار برابر فناوری ADS هست که در این طرح از آن استفاده ‌شده است. لازم به ذکر است این برآورد برای سیستم‌های اولیه ADS بوده است و تغییرات و بهینه‌سازی‌های مصرف انرژی و بازیافت آن در سیکل ADS دیده نشده است؛ بنابراین انتظار می‌رود با این بهینه‌سازی‌ها در این طرح، در صورت تجاری‌سازی آن، هم از نظر صرفه‌جویی در مصرف انرژی و هم در قیمت تمام‌شده آب تولیدشده باکیفیت بسیار بالا قابلیت رقابت با نمونه‌های تجاری موجود در بازار را خواهد داشت. از طرفی به دلیل امکان نمک‌زدایی ۱۰۰ درصد از آب دریا، تجهیز ZLD(Zero Liquid Discharge) می‌باشد که با توجه به عدم بازگشت آب تغلیظ شده به دریا برخلاف فناوری‌های رایج، به اکوسیستم اطراف خود نیز هیچ‌گونه تنشی اعمال نخواهد کرد و از این منظر بسیار سازگار با محیط‌زیست می‌باشد.

تصویر شماره ۱-طرح شماتیک آب‌شیرین‌کن جذبی سه بستره مواد جاذب