پایگاه خبری خبرآنی - گروه دانش و فناوری، میترا سعیدی کیا: حکایت بروز تنش‌های آبی و خشکسالی در سالهای اخیر بیش از پیش به موضوع مهمی در دنیا تبدیل شده به طوری که مجمع اقتصاد جهانی وضعیت کم آبی را بزرگترین خطر جهانی قلمداد می‌کند.
در این میان زنگ خطر کم‌آبی در کشور ما نیز همزمان با کاهش بارندگی‌ها طی دو الی ۳ دهه اخیر، کم شدن ذخیره سازی نزولات جوی و تبخیر بیش از حد آب‌های سطحی به واسطه گرم‌تر شدن زمین نواخته شده است به طوری که اکنون برای حل این مشکل بیش از هر زمان دیگری نیاز به راهکارهای عملی داریم تا به مشکلات کم آبی فائق آئیم.
بر اساس نظر کارشناسان حوزه آب و پساب، سازگاری با تنش‌های آبی، بازچرخانی و استفاده مجدد با رویکرد بهره‌وری حداکثری از آب‌های تجدیدپذیر از جمله راهکارهایی هستند که برای حل این معضل ارائه شده‌اند. این روش‌ها در زمینه «تصفیه آب»، «تصفیه فاضلاب شهری_روستایی و پساب‌های صنایع» و «کاهش مصرف آب در کشاورزی» خلاصه می‌شود.
پژوهشگران ایرانی همگام با محققان خارجی تاکنون طرح‌ها و پروژه‌های زیادی را با هدف رفع چالش کم آبی ارائه کرده‌اند که راهگشای مسئله کم آبی هستند. در همین راستا قصد داریم این گزارش را به آخرین دستاوردهای محققان کشور در هر یک از ۳ حوزه «آب»، «پساب» و «کشاورزی» اختصاص دهیم و علاوه بر معرفی بخشی از فناوری‌های حاصل کار محققان، به بیان جزئیات، ویژگی‌ها و کاربردهای آنها بپردازیم.
این طرح‌ها از مرحله پایلوت تا اجرا در صنعت طوری پیش رفته‌اند که به اعتقاد کارشناسان در پروسه کاهش تنش‌های آبی می‌توانند اثر بخش باشند. در بین دستاوردهای محققان، کاربرد فناوری نانو در تولید محصولات حوزه آب و پساب چشمگیر بوده به طوری که ستاد ویژه توسعه فناوری نانو اعلام کرده هم اکنون ۲۴ طرح در مراحل مختلف از مطالعات آزمایشگاهی تا سطح پایلوت یا صنعتی در حال اجراست که در این گزارش تعدادی از آنها را معرفی خواهیم کرد.
بخش اول؛ معرفی دستاوردهای حوزه «آب» برای کمک به رفع تنش آبی کشور
بررسی‌ها نشان می‌دهد موضوع آب و تصفیه درست آن مانع از هدر رفت آب می‌شود که راه حل های علمی بی تأثیر در مدیریت مصرف آب نیست؛ در این بخش نمونه‌هایی از دستاوردهای اخیر محققان را معرفی می‌کنیم که در کشور اجرایی شده‌اند. محصولاتی همچون «سامانه آرسنیک زدا»، «حذف نیترات از آب با جلبک»، «ربات های ویدئومتری»، «تولید بدنه فیلتر تصفیه آب آنتی باکتریال» و «گندزدا» نمونه‌هایی از دستاوردهای جدید پژوهشگران کشور در حوزه «آب» هستند.
محصولات حوزه «آب»
| ردیف | محصول حوزه آب | کاربرد | ویژگی |
| ۱ | آرسنیک زدا | حذف آرسنیک از آب در برخی مناطق کشور | استفاده از فناوری نانو و سرعت در حذف آرسنیک از آب |
| ۲ | حذف نیترات از آب با جلبک | حذف ماده سمی (نیترات) با جلبک | جلوگیری از بیماری‌ها و سرعت در حذف نیترات با جلبک |
| ۳ | گندزدای آب شرب | ضدعفونی آب‌های آلوده از میکروارگانیزمها | امکان بهره برداری در مناطق محروم و روستاها |
| ۴ | ربات‌های ویدئومتری | نشت یابی لوله‌های آب | جلوگیری از نشت آب پاک با سرعت بالا |
| ۵ | تولید بدنه فیلتر تصفیه آب آنتی‌باکتریال | تصفیه آب مصرفی بدون استفاده از کلر | حذف کلر در پروسه تصفیه بدون حذف سایر باکتری‌ها |
آرسنیک زدایی با ظرفیت ۲۰ هزار مکعب در شبانه روز
یکی از نمونه‌های رسوخ فناوری در حوزه آب حذف موادی است که به بدن انسان ضرر می‌رساند اما این مهم باید در کنار کاهش مصرف آب باشد و در پروسه ضد عفونی، هدر رفت آبی وجود نداشته باشد؛ در همین راستا یک شرکت دانش بنیان توانسته با اتکا به فناوری نانو محصولات خود را در این راستا به تولید برساند. تاکنون از روش‌های سنتی برای تصفیه آب استفاده می شده اما اکنون به مرحله‌ای رسیده‌ایم که فناوری این روش‌های سنتی را کنار می‌زند تا روند بازچرخانی آب سرعت گیرد.
بهاره کاویانی مدیرعامل و عضو هیأت مدیره یک شرکت دانش بنیان درباره محصولی که به شدت در حوزه تصفیه آب لازم است به خبرنگار خبرآنی می‌گوید: سامانه آرسنیک زدایی برای تصفیه آب یکی از دستاوردهای این شرکت بوده که مورد تأیید شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور قرار گرفته است.
وی در خصوص حذف فلزات سنگین در آب‌ها و ضرورت حذف آن برای استفاده شرب گفت: این فلزات سنگین معمولاً در آب‌های نواحی مرکزی و حاشیه رشته کوه زاگرس از استان‌های آذربایجان شرقی و غربی، اردبیل تا نواحی مرکزی وجود دارد که با این سامانه معضل چنین استان‌هایی برطرف می‌شود.
کاویانی به کاربرد فناوری نانو در پروسه آرسنیک زدایی آب در این شرکت اشاره کرد و افزود: مجموعاً ۸ پروژه در حوزه تصفیه آرسنیک از آب آشامیدنی بالغ بر ۲۰ هزار مکعب در شبانه روز توسط این شرکت دانش بنیان در استان‌های کشور در حال اجراست.
حذف نیترات از آب با جلبک
نیترات، شایع‌ترین آلاینده آب‌های زیر زمینی است و به علت حلالیت بالا با جریان آب در خاک حرکت کرده و در نهایت به ذخایر آب‌های سطحی و زیر زمینی وارد می‌شود. از آنجایی که نیترات، سلامت آب شرب را تحت تأثیر قرار داده و باعث بیماری‌هایی ازجمله «متهموگلوبینا» در نوزادان و چهارپایان، سقط جنین و سرطان دستگاه گوارش می‌شود نیاز به راه حل های علمی داشته که در این راستا یک تیم استارت آپی در تلاش است این مشکل را رفع کند.
در این پروژه با استفاده از مخلوط «دنیتریفایرهای اتوتروف» و ریزجلبک‌های سبز تا حد بسیار بالایی نیترات حذف شده است. این پروژه در حال توسعه است و ۳۰ درصد پیشرفت داشته که آبفای کشور و برخی صنایع از متقاضیان این طرح هستند.
استفاده از گندزدای آب شرب در دو استان
یکی دیگر از محصولاتی که توانسته در حوزه بحران آب به عنوان یک پروژه استراتژیک توسط شرکتهای دانش بنیان پیگیری شود تا از آب به خوبی بهره برداری شود، دستگاه تصفیه و ضد عفونی آب شرب است که میکروارگانیسم‌های بیماری زا در آب شرب را از بین می‌برد. این سامانه برای تصفیه آب آشامیدنی مورد نیاز مناطق شهری و روستایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تاکنون از این سامانه در مناطق کم آب و محروم روستاهای کرمان و مناطقی در سیستان و بلوچستان استفاده شده است.
اجرای این طرح باعث دسترسی بیش از ۱۵۰۰ خانواده به آب شرب سالم و با کیفیت شده است. این شرکت دانش بنیان تصفیه فاضلاب با فناوری الکترواکسیداسیون را در برنامه‌های آتی خود دارد که در این روش رادیکال آزاد OH برای تصفیه فاضلابی که میزان آلودگی‌های شیمیایی حاصل از مواد آلی مانند متانول در آنها بالا است آزاد می‌شود و با روش‌های معمول قابل گندزدایی نیست، کاربرد زیادی دارد .
ربات‌های ویدئومتری برای نشت یابی لوله‌های آب
یکی دیگر از راههای جلوگیری از هدررفت آب و کمک به کاهش بحران‌های آبی، جلوگیری از نشت آب در لوله‌های آب است. در همین راستا یک شرکت دانش بنیان توانسته رباتی را طرحی کند که با بازرسی لوله‌های زیر زمین، نشت یابی را مشخص کرده تا پیش از آنکه آب پاک زیادی هدر رود به شناسایی منطقه پرداخته و نسبت به تعویض لوله‌ها اقدام کرد.
البته در این میان و به منظور ممانعت از نشت آب شرکتهایی هستند که لوله‌هایی را طراحی کرده‌اند تا هدررفت آب کاهش یابد.
برای جلوگیری از نشت آب در لوله‌ها شرکتی با به کارگیری نانوذرات سیلیکا، اقدام به تولید واشرهای نانوکامپوزیتی با خواص بهبود یافته کرده است که عمر واشرهای نانوکامپوزیتی تولید شده نسبت به نمونه‌های مشابه بالاتر است و این امر کاهش ضایعات و همچنین کاهش هزینه‌های تولید را در پی خواهد داشت. همچنین به دلیل استحکام مکانیکی این قطعات، مجموعه‌های استفاده‌کننده از آنها در دوره‌های زمانی بیشتری از آنها استفاده می‌کنند و از این طریق بهره‌وری در صنایع افزایش می‌یابد.
در محل اتصال لوله‌ها به یکدیگر از واشرهای پلیمری یا کائوچویی استفاده می‌شود. خواصی مانند استحکام، الاستیسیته و پایداری حرارتی و شیمیایی از جمله پارامتراهای مهم در انتخاب یک واشر مناسب است. امروزه به منظور بهبود این خواص، استفاده از نانوذرات در تولید واشرها مورد توجه قرار گرفته است.
تولید بدنه فیلتر تصفیه آب آنتی‌باکتریال
معمولاً در تصفیه آب‌ها برای گندزدایی از کلر استفاده می‌شود که این ماده سمی سلامتی انسان را به خطر می‌اندازد؛ اما اگر از همین کلر استفاده نشود امکان رشد باکتری‌ها در آب فراهم خواهد شد. این موضوع را مدیرعامل یک شرکت دانش بنیان در حوزه تولید فیلترهای تصفیه آب می‌گوید که به اعتقاد وی، لازم است از روش‌هایی استفاده شود که با حذف کلر، امکان ورود باکتری‌ها به آب بعد از تصفیه وجود نداشته باشد.
رنجبر مدیرعامل شرکت به خبرنگار خبرآنی می‌گوید: ما در این شرکت با استفاده از نانوذرات بدنه فیلتر تصفیه آب را تولید کردیم که می‌تواند رنگ، بو و مزه بد آب را حذف کند. معمولاً در تصفیه آب‌ها برای گندزدایی از کلر استفاده می‌شود که این ماده سمی سلامتی انسان را به خطر می‌اندازد؛ اما اگر از کلر استفاده نشود امکان رشد باکتری‌ها را در آب فراهم می‌کند.
وی با بیان اینکه در این شرکت فیلتری را طراحی کردیم که با فناوری نانو آب را بدون کلر گندزدایی کرده به طوری که امکان رشد باکتری‌ها نیز فراهم نمی‌شود، عنوان کرد: در نهایت این آب قابل شرب است و در شهرهای مختلف کشور مراکز تجاری، اماکن مختلف مسکونی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از موادی با خاصیت آنتی‌باکتریال در ساخت بدنه محفظه می‌تواند به بهبود کیفیت آب تصفیه شده کمک کند. به منظور ساخت بدنه فیلتر با خاصیت آنتی‌باکتریال از مواد پلیمری حاوی نانوذرات استفاده کردیم. حذف رنگ، بو و مزه بد آب، آنتی باکتریال شدن آب، بدون نیاز به UV از ویژگی‌های این محصول نانو به شمار می‌روند.
بخش دوم؛ معرفی دستاوردهای محققان در حوزه «پساب» برای کمک به تنش‌های آبی
«بازچرخانی» یکی از موضوعات مهمی است که همواره توسط کارشناسان حوزه آب و پساب برای برون رفت از تنش‌های آبی به آن تاکید می‌شود. در پروسه بازچرخانی، استفاده مجدد از پسابِ آبِ تصفیه شده اهمیت پیدا می‌کند که در این راستا هم محققان کشور، پروژه‌هایی در حال اجرا یا به نتیجه رسیده دارند. در این بخش برخی از دستاوردهای محققان کشور درحوزه‌پساب را معرفی می‌کنیم.
دستاوردهای محققان در حوزه «پساب» برای رفع تنش‌های آبی کشور
| ردیف | محصول | کاربرد | ویژگی |
| ۱ | تصفیه پساب با حباب ازونی | جداسازی آب و روغن، فرایند شست و شو و ضدعفونی کردن، صنایع نساجی، شیلات، پرورش و تکثیر آبزیان، | افزایش روند سرعت تصفیه با فناوری نانو |
| ۲ | الکتروکلریناتوربرای آبگیرهای دریایی | گندزدای پساب نیروگاه‌ها، پتروشیمی‌ها | تصفیه آب و پساب و بازچرخانی در صنایع طی مدت زمان کوتاه |
| ۳ | نمک زدای خورشیدی کاربردی در شرایط بحرانی بدون استفاده از برق | تصفیه پساب با انرژی خورشیدی کاربردی در مواقع بحرانی | استفاده از انرژی خورشیدی و ظرفیت ۵ تا ۱۰ مترمکعب در شبانه روز |
| ۴ | تصفیه ۱۰۰ درصدی آب‌های شور | تصفیه پساب بدون پساب مجدد | تصفیه پساب با کیفیت آب مصرفی |
| ۵ | سامانه تصفیه آب‌های لب شور | بهره برداری از آب شور | تبدیل آب شور به آب شرب برای استان‌های کم آب |
حباب‌های ازونی پساب صنعتی را تصفیه می‌کند
امروزه با بحران و کاهش منابع تجدید پذیر آب در کشور، یک نیاز اساسی صنعت، بازچرخانی و استفاده مجدد از پساب صنعتی است. استفاده از روش‌های هوشمندانه در مواجهه با بحران‌های آبی کشور کاری است که توسط محققان کشور انجام می‌شود؛ پمپ‌های میکرو-نانو حباب سازی یکی از دستاوردهای دانش بنیان هاست که بعد از هشت سال تحقیق و توسعه به تولید رسیده و به عنوان یک تکنولوژی جدید در تصفیه پساب صنعتی با نانوازون بکار گرفته می‌شود. این سامانه هم که در انحصار ژاپنی‌ها و آلمانی‌ها بوده اکنون در ورژن ایرانی در کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد.
داود سعیدی مدیرعامل این شرکت دانش بنیان فعال در حوزه آب و پساب در این خصوص به خبرنگار خبرآنی می‌گوید: در این شرکت پمپ ورتکس دوفازی با توان تولید میکرو-نانو حباب را به تولید رساندیم که می‌تواند با تولید میلیاردها حباب نانو مقیاس نقش عمده‌ای در تصفیه آب و پساب صنعتی و تزریق گاز به سیال ایفا کند. با استفاده از این پمپ و تولید میکرو نانو حباب، می‌توان سه فرآیند هوادهی، شناورسازی و گندزدایی آب را انجام داد که به روند تصفیه سرعت می بخشد.
سعیدی در خصوص کاربرد این سیستم نیز اینچنین گفت: عمده‌ترین کاربردهای پمپ ورتکس دوفازی به تولید حباب در مقیاس میکرو-نانو و تزریق گاز / اکسیژن / ازن به سیال مرتبط می‌شود. از این سیستم علاوه بر گندزدایی و تزریق گاز به سیال می‌توان در سیستم‌های شناور نیز استفاده کرد. با این سیستم می‌توان راندمان انتقال و فرآیند تزریق ازن به درون سیال را تا بیش از ۹۰ درصد افزایش داد.
سعیدی افزود: در صنایعی که نیاز به هوادهی، کاهش میزان COD و BOD، فرآیند جداسازی آب و روغن، فرایند شست و شو و ضدعفونی کردن، صنایع نساجی، شیلات، پرورش و تکثیر آبزیان، کشاورزی (کشت هیدروپونیک و یا گلخانه)، صنایع لبنی و غذایی، معدن و سیستم‌های فلوتاسیون، تولید انواع محلوهای مایع-مایع، مایع-گاز باشد، پمپ ورتکس دوفازی نقشی بسیار کاربردی بازی می‌کند.
این شرکت دانش بنیان تاکنون این پمپ را به صورت صنعتی و با حجم‌های مختلف یک، ۴، ۷ و ۲۵ متر مکعب در ساعت طراحی و ساخته است.
ساخت «الکتروکلریناتور برای آبگیرهای دریایی» کاربردی در تصفیه پساب پتروشیمی‌ها
یک شرکت دانش بنیان دیگر با تولید دستگاهی که در انحصار ژاپنی‌ها است موفق شده سامانه‌ای برای تصفیه پساب پتروشیمی‌ها بسازد. اکنون این دستگاه علاوه بر کشور خودمان در امارات هم استفاده می‌شود.
سامانه الکتروکلرینیشن در آبگیرهای دریایی، واحدهای تصفیه آب و پساب، نیروگاه‌ها، پتروشیمی‌ها و پالایشگاه‌های داخلی و خارجی محصول این شرکت دانش بنیان است. دکتر مهدی شفیعی مدیر عامل این شرکت دانش بنیان فعال در عرصه آب و پساب در خصوص این محصول به خبرنگار خبرآنی گفت: الکترولیز آب دریا به وسیله آندهای تیتانیومی با پوشش فوق پیشرفته‌ای صورت می‌گیرد؛ کارایی این سامانه مطابق با سطح فناوری پیشرفته است و با استفاده از کاتالیست تصفیه را انجام می‌دهد.
شفیعی عنوان می‌کند: گندزدایی آب برای مصارف خنک کاری و سایر کاربردهای صنعتی در سکوهای نفتی و پایانه‌های LNG به واسطه دستگاهی که طراحی کردیم انجام می‌گیرد و این امر در استفاده مجدد از آب به شدت اهمیت دارد.
مدیرعامل شرکت دانش بنیان با بیان اینکه این سامانه ایرانی در مجتمع‌های پتروشیمی نصب شده و در راستای گندزدایی مورد استفاده قرار گرفته از صادارت این محصول ایران ساخت ایرانی به امارات خبر داد و گفت: همچنین در مراحل نهایی مذاکره با چینی‌ها، قطر، عمان و کویت در این خصوص هستیم.
نمک زدای خورشیدی با کاربرد در شرایط بحرانی بدون استفاده از برق
تولید نمکزدای خورشیدی محصول دیگری است که توسط پژوهشگران به تازگی ساخته شده که در مواقع بحرانی قابل کاربرد است. این سیستم با استفاده از انرژی خورشیدی و ظرفیت ۵ تا ۱۰ مترمکعب در شبانه روز کار می‌کند. سیستم نمک زدای خورشیدی سیستمی است که قابلیت ترکیب با سیستم رفع کدورت را دارد و می‌تواند برای مراکز مختلف شهرک‌های صنعتی، مناطق روستایی، واحدهای صنعتی و … مورد استفاده قرار بگیرد.
ظرفیت این سیستم تصفیه ۵-۱۰ مترمکعب در روز با استفاده از انرژی خورشیدی است که در مواقع اضطراری کاربرد دارد.
تصفیه ۱۰۰ درصدی آب‌های شور
مرتضی گلابچی مدیر شتابدهنده در حوزه آب، فاضلاب و محیط زیست در گفتگو با خبرنگار خبرآنی با اشاره به یک فناوری دیگر در حوزه تصفیه آب گفت: یکی از تکنولوژی‌های به کار گرفته شده توسط یک شرکت دانش بنیان تصفیه آب‌های شور و پساب حاصل از نمک زدایی است زیرا این پساب به محیط زیست آسیب می‌رساند. از این رو با حمایت از یک شرکت، سامانه‌ای طراحی کردیم که ۸۵ درصد پساب حاصل از نمکزدایی را با استفاده توأمان از دستگاه‌های اسمز معکوس و الکترودیالیز مجدد تصفیه کرده و تبدیل به آب قابل استفاده در صنعت می‌کند.
وی در خصوص مزیت این سیستم نسبت به نمونه‌های دیگر ایرانی و خارجی گفت: این سامانه می‌تواند ۱۵ درصد خروجی حاصل از تصفیه پساب را نیز با فناوری بدون پسماند مایع (ZLD)تصفیه کند؛ این یعنی فرایند تصفیه پسابی که کلاً پسابی ندارد؛ این دو فناوری بدون پسماند ۱۰۰ درصد پسماند سامانه نمکزدایی سیستم‌های اسمز معکوس را قابل استفاده می‌کند.
گلابچی با بیان اینکه تاکنون این اقدام که از بکارگیری چند فناوری برای تصفیه صد در صدی آب استفاده شده باشد توسط هیچ فناوری انجام نگرفته است، بیان کرد: تاکنون پایلوت بدون پسماند مایع به میزان ۱۰ متر مکعب در شبانه روز اجرایی شده و قرار است نمونه صنعتی این سامانه تصفیه به میزان ۱۰۰ مترمکعب در شبانه روز توسعه پیدا کند.
به گفته وی، این تکنولوژی در دنیا وجود دارد و با قیمت بالایی عرضه می‌شود. به همین دلیل استفاده از نمونه ایرانی آن می‌تواند به صرفه باشد تا کل آب‌های شور به چرخه استفاده مجدد باز گردد.
سامانه‌ای که آب‌های لب شور را تصفیه می‌کند
ساخت سامانه تصفیه آب‌های لب شور نیز از دیگر دستاوردی بوده که توسط فناوران کشور در راستای محدودیت‌های منابع آبی طراحی و ساخته شده است. این دستگاه که با فناوری نانو به تولید رسیده در استان‌های مرکزی، اصفهان، بوشهر و خوزستان اجرایی شده و در حال بهره برداری است که آب شرب بیشتر و با کیفیت تری را در اختیار ساکنان مناطق مختلف قرار دهد.
این آب حاصل تصفیه آب‌ها یا پساب‌های شور بوده که به واسطه دستگاه یک شرکت دانش بنیان قابل شرب می‌شود. این سامانه دانش بنیان ایرانی، نظر چینی‌ها را به خود جلب کرده به طوری که اکنون نمونه ایرانی دستگاه تصفیه آب‌های لب شور در این کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بخش سوم؛ معرفی دستاوردهای محققان در حوزه «کشاورزی» برای کمک به رفع تنش‌های آبی کشور
همانطور که محققان کشور توانسته‌اند در حوزه «اب» و «پساب» با به کارگیری روش‌های فناورانه راهکارهایی در راستای کاهش تنش‌های آبی ارائه دهند تا بخشی از این بحران را حل کنند، راه حل‌هایی را نیز در زمینه «کشاورزی» ارائه کردند؛ زیرا بخش کشاورزی در کشور ما بیشترین مصرف آب و هدر رفت زه آب را دارد.
در ادامه بخشی از فعالیت‌های محققان کشور در حوزه «کشاورزی» را معرفی می‌کنیم.
دستاوردهای محققان کشور در حوزه «کشاورزی» برای رفع تنش‌های آبی کشور
| ردیف | محصول | کاربرد | ویژگی |
| ۱ | آبیاری هوشمند در مقیاس کوچک | مدیریت آب باغچه‌ها و زمینهای فوتبال | کاهش مصرف آب و هوشمندسازی آبیاری بر اساس تایمرهای کنترل شده |
| ۲ | سامانه هوشمند مدیریت مزرعه | مدیریت مزارع برای کاهش مصرف آب | بهینه سازی مصرف آب مزارع، قابل تدفین در خاک |
| ۳ | بهینه سازی مدیریت آبیاری | بهینه سازی مصرف آب در محصولات با مصرف زیاد آب | افزایش کارایی و بهره وری مصرف آب |
| ۴ | مدیریت منابع آبی با اینترنت اشیا | آبیاری هوشمند بر پایه پلتفرم | برنامه ریزی استفاده از آب در زمینهای کشاورزی مبتنی بر اینترنت اشیا |
| ۵ | سامانه آبیاری بارانی داربستی | استفاده از آبیاری بارانی برای کاهش مصرف آب | افزایش راندمان و بهره وری و حفظ رطوبت خاک |
کشاورزی؛ آبیاری هوشمند در مقیاس کوچک
سیستم آبیاری هوشمند یکی از روش‌هایی است که می‌تواند به جلوگیری از هدر رفت آب چه در مقیاس‌های کوچک مانند باغچه خانه و چه مقیاس‌های بزرگ مثل زمین فوتبال و کشاورزی کمک کند. آبیاری هوشمند سیستمی است که آبیاری زمین مورد نظر را با توجه به نیاز آن زمانبندی می‌کند و به صورت خودکار در زمان‌های مختلف زمین را آبیاری می‌کند.
این طرح توسط یک استارت آپی در حال توسعه است که ۹۰ درصد پیشرفت کرده و شهرداری‌ها وزارت جهاد و کشاورزی، کشاورزان و باغداران از مخاطبان آن هستند.
سامانه هوشمند مدیریت مزرعه برای کاهش مصرف آب
طراحی سامانه‌های هوشمند کشاورزی از دیگر اقداماتی است که در خط فکری شرکتهای دانش بنیان قرار گرفته تا هدررفت آب پاک در بخش کشاورزی به کمترین میزان برسد. در همین راستا، سامانه‌ای تحت عنوان «دیتالاگر مینیاتور هوشمند فوق کم مصرف» توسط پژوهشگران کشور طراحی شده که شامل سنسورهای مختلفی برای سنجش پارامترهای کلیدی محیطی مرتبط با هواشناسی، خاک و آب در مزارع، باغات و گلخانه‌ها می‌شود.
به وسیله این دستگاه، کشاورز هر لحظه از وضعیت زمین خود آگاه می‌شود.
این دستگاه قابل دفن در خاک برای کشاورزان با هدف بهینه سازی مصرف آب و بهره گیری از مدل پایش و پیش بینی تنظیم زمان آبیاری ساخته شده که البته برای حداقل رساندن خسارات ناشی از سرمازدگی و گرمازدگی محصولات زراعی و باغی با استفاده از مدل پایش و پیش بینی سرمازدگی و گرمازدگی، کنترل و به حداقل رساندن خسارات ناشی از هجوم آفات گیاهی، پیش بینی بیولوژی آفات گیاهی و افزایش عملکرد محصول با استفاده از مدل پایش و پیش بینی تنظیم زمان آبیاری و فنولوژی گیاهی نیز به کار می‌رود.
بهینه سازی مدیریت آبیاری
کاهش مصرف منابع محدود آب در صورتی محقق می‌شود که بخش کشاورزی روی توسعه عمودی از جمله به زراعی، به نژادی، زیست فناوری، سامانه‌های نوین آبیاری و بهبود مدیریت آبیاری به جای توسعه افقی یعنی افزایش سطح زیر کشت متمرکز شود. از آنجایی که بر اساس آمار بیشترین هدر رفت آب در بخش کشاورزی است و مدیریت آبیاری در کشاورزی نقش بسزایی در کاهش بحران آب دارد، پروژه‌هایی توسط محققان کشور در این زمینه به مرحله اجرا رسیده که یکی از آنها «هوشمند سازی منابع و مصارف آب مزارع و زمینهای کشاورزی» است.
این طرح با هدف بهینه سازی مدیریت آبیاری، نهاده‌ها و الگوی کشت در کشاورزی هوشمندانه اجرایی شده است. در این پروژه سعی شد طی دوسال، آبیاری هوشمندانه به زمینهای ذرت انجام بگیرد که نتیجه حاصله افزایش کارایی و بهره وری مصرف آب بود. بناست پروژه در صورت تأیید در سطوح کشت دیگر نیز پیاده سازی شود.
سامانه آبیاری بارانی داربستی
هادی رضایی راد که مدیر یک شرکت عضو پارک علم و فناوری در حوزه کشاورزی است نیز به مهر گفت: در این شرکت توانستیم سامانه آبیاری بارانی داربستی را با هدف کاهش مصرف آب در کشاورزی و افزایش بهره وری محصول طراحی کنیم که نمونه داخلی و خارجی ندارد.
وی با اشاره به کاهش ۳۰ تا ۵۰ درصدی آب در زمینهای کشاورزی محصولاتی همچون گندم، ذرت و محصولات علوفه‌ای با استفاده از این سامانه، در خصوص مزیت‌های سیستم می‌گوید: استفاده از این سامانه سبب می‌شود رطوبت در خاک به شکل یکسان و به اندازه توزیع گردد و علاوه بر کاهش تبخیر آب موجب افزایش راندمان و بهره وری می‌شود؛ تاکنون این روش در زمینهای مختلف زراعی و کشاورزی به صورت پایلوت اجرایی شده است.
رضایی راد ادامه می‌دهد: این سامانه در هر زمین کشاورزی با هر شیب و شکلی قابل نصب است و آب را به یک اندازه به تمام سطوح زمین انتقال می‌دهد.
مدیریت منابع آبی با اینترنت اشیا
طراحی سامانه‌ای برای برنامه ریزی استفاده از آب‌های مزارع و باغات برای پایش و ارزیابی آبیاری و پایداری مدیریت منابع آب و خاک یکی دیگر از مأموریت‌های یک شرکت دانش بنیان بوده که به دنبال آن، تغییر ساختار آبیاری در زمینهای کشاورزی اتفاق می‌افتد.
سید مجتبی حیدریان، مدیر ارشد محصولات این شرکت دانش بنیان به مهر می‌گوید: ما در صدد بودیم که آبیاری را به صورت خودکار و هوشمند انجام دهیم از این رو پلتفرمی را طراحی کردیم که امکان اتصال سنسورهای مختلفی مانند حسگر هواشناسی، حسگر اندازه‌گیری میزان رطوبت خاک و… به این سامانه وجود دارد و می‌توان آبیاری را به‌شکل بسیار دقیق‌تری انجام داد.
کلام آخر...
از آنجا که در سالهای اخیر بسیاری از کشورهای درگیر با چالش کم آبی به وسیله تکنولوژی‌های جدید توانسته‌اند بر بخشی زیادی از مشکلات این حوزه غلبه کنند و فناوری در این عرصه بسیار راهگشا حاضر شده است، انتظار می‌رود دامنه حمایت و توجه از دستاوردهای محققان این حوزه بیش از پیش گسترش یابد تا شاهد تجلی هر چه بیشتر فناوری‌ها و توان داخلی در عرصه عمل و کاربرد باشیم.
