آبیاری مدرن

وقتی شیر آب را باز می‌کنیم، معمولاً انتظار دریافت آب تمیز و گوارا داریم. اما برای میلیاردها نفر در جهان نه شیری وجود دارد و نه آب تمیز. تقریباً از هر 9 نفر در جهان، یک نفر به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارد. در دنیایی که آب، به منبعی کمیاب و نابرابر تبدیل شده، کشورهایی که با بحران‌های شدید آبی مواجه‌اند، بیش از هر زمان دیگر با چالش آب مواجه‌اند و به راه‌حل‌های خلاقانه و نوآورانه نیاز دارند. تغییرات اقلیمی، رشد جمعیت، توسعه صنعتی و کشاورزی بی‌رویه و در نهایت ضعف در زیرساخت‌های مدیریت آب باعث شده‌اند منابع آبی در بسیاری از مناطق جهان به‌سرعت تهی شود. در دل این بحران، امیدی نهفته است: «نوآوری.» فناوری‌های نوین، راهکارهای طبیعت‌محور و الگو‌های جدید همکاری توانسته‌اند راه‌های تازه‌ای برای مقابله با کم‌آبی پیش پای کشورها بگذارند: راه‌هایی که نه‌تنها دسترسی به آب را بهبود می‌بخشند، بلکه تاب‌آوری در برابر خشکسالی، سیل و آلودگی را نیز افزایش می‌دهند.

بانک جهانی در یکی از گزارش‌هایش بر همین نکته تاکید کرده است: «شتاب‌بخشی به نوآوری، (از توسعه و اجرای فناوری‌ها گرفته تا تامین مالی و پلت‌فرم‌های همکاری) کلید رسیدن به امنیت آبی، سازگاری با تغییر اقلیم و رشد پایدار است.» بدون امنیت آبی، کشورها نه می‌توانند به سمت کربن‌زدایی حرکت کنند، نه تاب‌آوری لازم را برای مقابله با بحران‌ها دارند.

چالش‌های مدیریت منابع آب روزبه‌روز شدید می‌شود؛ خشکسالی‌ها و سیلاب‌های مکرر و شدید، افزایش تقاضای صنعتی و کشاورزی برای آب و گسترش آلودگی‌ها از مهم‌ترین چالش‌ها هستند. خوشبختانه در این میان، راه‌حل‌های نوآورانه وجود دارند. پیشرفت در فناوری حسگرها، هوش مصنوعی، کلان‌داده و سیستم‌های طبیعت‌محور می‌تواند اطلاعات لحظه‌ای درباره کیفیت و کمیت آب فراهم و به تصمیم‌گیران و شرکت‌های مدیریت آب کمک کند.

با این ‌حال، پرسش مهم باقی می‌ماند: اگر این فناوری‌ها تا این اندازه امیدبخش‌اند، چرا هنوز آن‌طور که باید فراگیر نشده‌اند؟

بانک جهانی با همین دغدغه، نشست‌هایی با حضور بیش از 150 فعال حوزه آب از بخش‌های دولتی و خصوصی برگزار کرد و به این نتیجه رسید که برای گسترش نوآوری، باید اکوسیستم‌های محلی مناسب، تعهدات بین‌المللی روشن، شفافیت داده‌ها و پاسخگویی ذی‌نفعان ایجاد شود. علاوه بر آن، وجود رهبران سیاسی متعهد و نهادهایی که از نوآوری حمایت کنند، حیاتی است. روش‌های سنتی و محافظه‌کارانه دیگر پاسخگو نیستند؛ این بخش نیازمند منابع مالی بیشتر، کارکنان ماهر و آمادگی برای پذیرش ریسک‌های فناوری‌های نو است.

ادغام فناوری در برنامه‌های توسعه‌ای بانک جهانی نیز ضروری تلقی شده است. این به معنای ارزش‌گذاری صحیح آب، تسهیل ارتباط میان نوآوران و کاربران نهایی، تقویت نقش بخش خصوصی در اجرا و سرمایه‌گذاری و کمک به کشورها برای تدوین سیاست‌ها و مقررات مشوق نوآوری است. همکاری دولت‌ها، جوامع محلی و کارآفرینان می‌تواند باعث پیاده‌سازی راه‌حل‌ها در مقیاس بزرگ شود. حمایت از کارآفرینان و تامین مالی نوآوری‌ها در حوزه آب نیز در صدر راهبردهای پیشنهادی قرار گرفته است.

بحران جهانی آب یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های بشر در قرن حاضر است. با توجه به رشد جمعیت، افزایش صنعتی‌ شدن و تغییرات اقلیمی، منابع آب شیرین در سراسر جهان در حال کاهش است. با توجه به چالش‌های روزافزون ناشی از بحران آب، استفاده از فناوری‌های نوین برای بهبود مدیریت منابع آبی و افزایش بهره‌وری آب امری ضروری است. این فناوری‌ها می‌توانند در حل مشکلات مربوط به کمبود آب در مناطق مختلف جهان نقش موثری ایفا و از بروز بحران‌های آینده جلوگیری کنند. با تلاش و سرمایه‌گذاری مستمر در این فناوری‌ها، می‌توان از دسترسی به آب پاک و پایدار برای نسل‌های آینده اطمینان حاصل کرد. در ادامه برخی از راه‌حل‌های نوآورانه‌ای که می‌تواند در حل بحران جهانی آب نقش موثری ایفا کند، معرفی می‌شود.

1- پیشرفت در فناوری‌های تصفیه آب: آب آلوده یکی از بزرگ‌ترین تهدیدات برای سلامت بشر است. بنابراین، فناوری‌های تصفیه آب به‌طور مداوم در حال پیشرفت هستند که بتوانند آب را به کیفیت مطلوب برای مصرف انسان برسانند. برخی از پیشرفت‌های کلیدی شامل فیلترهای گرافنی، نانوتکنولوژی و اسمز معکوس (نوعی فرآیند تصفیه آبی) هستند که به‌طور موثر آلاینده‌ها را حذف کرده و کیفیت آب را با انرژی کمتری بهبود می‌دهند. این فناوری‌ها به‌ویژه برای مناطقی که با آلودگی آب مواجه هستند، راه‌حل‌های مناسبی ارائه می‌دهد.

2- سیستم‌های مدیریت هوشمند آب: یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در مدیریت منابع آبی، استفاده بهینه از آب در بخش‌های مختلف نظیر کشاورزی، صنعت و شهرنشینی است. سیستم‌های مدیریت هوشمند آب از فناوری‌هایی همانند حسگرهای اینترنت اشیا (IOT) و هوش مصنوعی (AI) استفاده می‌کنند که مصرف آب را به‌طور دقیق نظارت و بهینه‌سازی کنند. این سیستم‌ها می‌توانند به‌طور خودکار نشت‌ها را شناسایی کرده و مصرف آب را در زمان‌های مختلف تنظیم کنند که از هدررفت آب جلوگیری شود.

3- آب‌شیرین‌کن‌ها و فناوری‌های تصفیه آب شور: در مناطق خشک و نیمه‌خشک که دسترسی به منابع آب شیرین محدود است، آب‌شیرین‌کن‌ها می‌توانند به‌عنوان راه‌حل موثر برای تامین آب استفاده شوند. این فناوری‌ها با استفاده از روش‌هایی همانند اسمز معکوس، آب شور را به آب شیرین تبدیل می‌کنند. همچنین، آب‌شیرین‌کن‌های انرژی کارآمد با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر همانند انرژی خورشیدی، مصرف سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد و روند تصفیه آب را به روش‌های پایدار تبدیل می‌کند.

4- سیستم‌های بازیافت آب و استفاده مجدد از آن: یکی دیگر از راهکارهای موثر برای مقابله با بحران آب، بازیافت آب و استفاده مجدد از آن است. با استفاده از سیستم‌های تصفیه فاضلاب همانند سیستم‌های بیورآکتور غشایی (MBR) و سیستم‌های آب باران، می‌توان آب آلوده را تصفیه کرد و برای استفاده‌های غیرنوشیدنی همانند آبیاری و شست‌وشو به کار برد. این روش‌ها به‌ویژه در مناطقی که با کمبود آب روبه‌رو هستند، می‌تواند به طور چشمگیر مصرف آب را کاهش دهد.

5- آبیاری قطره‌ای: آبیاری قطره‌ای یکی از موثرترین روش‌های آبیاری است که در آن آب به‌طور مستقیم و به میزان کم، به ریشه‌های گیاهان رسانده می‌شود. این روش باعث کاهش تبخیر و هدررفت آب می‌شود و کشاورزان می‌توانند با استفاده از آن تا 50 درصد کمتر از روش‌های سنتی همانند آبیاری بارانی و سیلابی آب مصرف کنند. این فناوری نه‌تنها برای کشاورزی در مناطق خشک، بلکه برای افزایش بهره‌وری منابع آبی در کشاورزی عمومی نیز مفید است.

6- سیستم‌های کنترل هوشمند آبیاری: کنترلرهای هوشمند آبیاری با استفاده از داده‌های مربوط به شرایط آب‌وهوایی و رطوبت خاک، زمان‌بندی و مقدار آبیاری را به‌طور خودکار تنظیم می‌کنند. این سیستم‌ها می‌توانند به‌طور موثر از مصرف اضافی آب جلوگیری و کشاورزان را قادر کنند تنها به اندازه نیاز گیاهان، به آنها آب بدهند. پژوهش‌ها نشان داده است استفاده از این سیستم‌ها می‌تواند بهره‌وری آبیاری را تا 20 درصد بهبود ببخشد.

7- استفاده مجدد از فاضلاب در کشاورزی: آب فاضلاب تصفیه‌شده می‌تواند برای آبیاری کشاورزی استفاده شود، به‌ویژه در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند. با استفاده از روش‌های تصفیه اولیه و ثانویه فاضلاب، می‌توان آلاینده‌ها را به سطحی کاهش داد که برای آبیاری برخی محصول‌های کشاورزی مناسب باشد. این روش به محصول‌های کشاورزی مواد مغذی می‌رساند و از مصرف منابع آب شیرین جلوگیری می‌کند.

نمونه‌های موفق

در دنیایی که میلیاردها نفر هنوز به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند، نوآوری‌هایی همانند Source Hydropanels  بارقه‌ای از امید را برای جوامع کم‌آب به ارمغان آورده‌اند. شرکت آمریکایی Zero Mass Water با بهره‌گیری از تکنولوژی پیشرفته و رویکرد پایدار، توانسته است راهی نو برای تولید آب از هوا ارائه دهد. این پنل‌ها که ظاهری مشابه صفحات خورشیدی دارند، رطوبت موجود در هوا را جذب، متراکم و در مخازنی ذخیره می‌کنند که به‌عنوان آب آشامیدنی سالم مورد استفاده قرار گیرد.

آنچه این فناوری را منحصربه‌فرد می‌کند، عدم نیاز آن به برق، لوله‌کشی یا هرگونه زیرساخت شهری است. Source Hydropanels مستقل عمل می‌کند، هیچ آلودگی کربنی یا زباله پلاستیکی تولید نمی‌کند و در مناطق روستایی، کوهستانی یا دورافتاده که تامین آب سالم دشوار است، به‌راحتی قابل نصب است. این پنل‌ها تاکنون در 45 کشور جهان نصب شده‌اند و دسترسی به آب را برای هزاران نفر ممکن کرده‌اند. سرمایه‌گذاری شرکت‌هایی همانند BlackRock ،Breakthrough Energy Ventures (تحت حمایت بیل گیتس) و Duke Energy در این فناوری نشان می‌دهد راه‌حل‌های مبتنی بر نوآوری و پایداری توجه سرمایه‌گذاران بزرگ جهانی را نیز به خود جلب کرده‌اند. Duke Energy نه‌تنها در اکوادور پروژه آزمایشی این سیستم را اجرا کرد، بلکه اکنون در مرکز فناوری در آمریکا نیز از آن استفاده می‌کند. آنها این نوآوری را در راستای تعهد خود به پایداری زیست‌محیطی، کاهش کربن و ارتقای فناوری‌های آینده می‌دانند. کدی فریزن (Cody Friesen)، مدیرعامل استارت‌آپ Zero Mass Water به درستی تاکید می‌کند این پروژه تنها درباره آب نیست، بلکه درباره آن چیزی است که آب برای مردم به ارمغان می‌آورد: سلامت، رفاه، تاب‌آوری و امید. این فناوری نه‌تنها جایگزین بطری‌های پلاستیکی پرهزینه و آلاینده می‌شود، بلکه زنان و کودکان را از مسیرهای طولانی برای آوردن آب نجات می‌دهد و آب سالم را در اختیار مدارس و خانه‌ها قرار می‌دهد. نمونه‌ای درخشان از آن Source Hydropannels  است که نشان می‌دهد چگونه نوآوری می‌تواند به داد کشورها و جوامع بی‌آب برسد.

یکی دیگر از نمونه‌های موفق کشاورزی و سبزسازی در عربستان سعودی، پروژه‌های گسترده‌ای است که این کشور در دو دهه گذشته برای مقابله با کم‌آبی، تامین امنیت غذایی و توسعه پایدار در دل کویر پیاده کرده است. امارات نیز از نمونه کشورهای موفقی است که در صدر کشورهای تولیدکننده آب شیرین از دریا قرار دارد. این کشورها با استفاده از فناوری‌هایی همانند اسمز معکوس و شیرین‌سازی حرارتی، آب دریا را به آب آشامیدنی و کشاورزی تبدیل کرده‌اند. عربستان بیش از 50 درصد آب مصرفی خود را از طریق شیرین‌سازی تامین می‌کند. از دیگر روش‌هایی که این کشورها با استفاده از ترکیب نوآوری‌های فناورانه، سرمایه‌گذاری‌های گسترده و سیاست‌گذاری‌های هوشمند توانسته‌اند پروژه‌های سبز و کشاورزی در دل کویر اجرا کنند، استفاده از سنسورها، اینترنت اشیا و پهپادها برای پایش دقیق شرایط خاک و آب است. کشت هیدروپونیک (بدون خاک) و آئروپونیک (با اسپری مه‌آلود مواد مغذی) در گلخانه‌های کنترل‌شده با الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای تعیین بهترین زمان و مقدار آبیاری و کوددهی امکان‌پذیر شده است. امارات سیستم‌های پیشرفته‌ای برای جمع‌آوری، تصفیه و بازگرداندن آب به چرخه مصرف دارد و عربستان به جای روش‌های سنتی از سیستم‌های آبیاری قطره‌ای با کنترل دیجیتال استفاده می‌کند که مصرف آب را تا 60 درصد کاهش می‌دهد. سنسورها رطوبت خاک را اندازه می‌گیرند و خاک فقط به میزان مورد نیاز آب‌رسانی می‌شود. برای پمپاژ آب، گرمایش گلخانه‌ها و تامین برق مناطق کشاورزی از پنل‌های خورشیدی استفاده شده است. تعدادی از پروژه‌ها به‌طور کامل انرژی خود را از خورشید تامین می‌کنند. عربستان همچنین در حوزه کشاورزی عمودی (Vertical Farming) سرمایه‌گذاری کرده و مزارعی ایجاد کرده که در فضای محدود، با استفاده از نور مصنوعی و سیستم‌های بسته بدون نیاز به خاک و با حداقل مصرف آب، می‌توان محصول‌های تازه پرورش داد.

در حوزه تامین آب، عربستان از فناوری‌های نوینی همچون تولید آب از رطوبت هوا بهره می‌برد. این دستگاه‌ها رطوبت هوا را جذب، متراکم و به آب قابل ‌نوشیدن تبدیل می‌کنند. به همین دلیل در مناطق کاملاً بی‌آب نیز قابل استفاده هستند. این کشور با تکیه بر تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های پهپادی، سلامت مزارع و منابع آبی را به صورت لحظه‌ای پایش می‌کند. این داده‌ها به کشاورزان برای تصمیم‌گیری دقیق و صرفه‌جویی در آب کمک می‌کند. امارات نیز با شرایط اقلیم مشابه به‌سرعت به سمت راهکارهای هوشمند رفته است. یکی از موفق‌ترین پروژه‌های این کشور، ایجاد مزارع بدون خاک در دوبی است که با تکنولوژی هیدروپونیک، سبزی‌ها را با 90 درصد صرفه‌جویی در مصرف آب تولید می‌کند. در حوزه کشت مقاوم به شوری، عربستان با کشت محصول‌هایی همانند کینوا و جوی شورزیست، وابستگی به آب شیرین را کاهش داده است. این کشور همچنین با تمرکز بر کشت محصول‌هایی همانند زیتون (تولیدکننده اصلی در منطقه الجوف، با بیش از 50 میلیون اصله درخت)، خرما و گندم با روش‌های کنترل‌شده به خوبی زنجیره ارزش محصول‌ها در منطقه را پیاده‌سازی و به صادرات کمک کرده است. عربستان اکنون یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان زیتون در جهان عرب است. بیش از 15 هزار مزرعه فعال در الجوف ایجاد شده‌اند و این پروژه باعث اشتغال‌زایی، مهاجرت معکوس به منطقه و بهبود زیست محلی شده است. تمام این اقدام‌ها در قالب برنامه بلندمدت 2030 انجام می‌شود که هدف آن کاهش وابستگی به نفت، خودکفایی غذایی و توسعه پایدار است. پروژه‌هایی همانند ابرپروژه نئوم عربستان (NEOM) نیز قرار است ترکیبی از انرژی‌های تجدیدپذیر، کشاورزی هوشمند و فناوری‌های سبز باشد.

تجربه کشورهای عربستان سعودی و امارات متحده عربی نشان می‌دهد نوآوری، دانش فنی و اراده سیاسی می‌تواند حتی در سخت‌ترین شرایط اقلیمی، تحولی بزرگ ایجاد کند. در جهانی که بحران آب به یکی از مهم‌ترین تهدیدهای قرن 21 تبدیل شده، این کشورها به جای تسلیم شدن در برابر کم‌آبی، آن را به فرصت برای توسعه و پیشرفت تبدیل کرده‌اند.

ترکیب هوشمندانه‌ای از فناوری‌های نوین همانند آبیاری هوشمند، کشاورزی بدون خاک، گلخانه‌های کنترل‌شده، بازیافت آب و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، این امکان را فراهم کرده که در دل صحراها، مزارع سرسبز ایجاد شود. این کشورها با استفاده از فناوری‌هایی که هم بهره‌وری را افزایش و هم ردپای زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد، نه‌تنها امنیت غذایی‌شان را تقویت کرده‌اند، بلکه الگویی جهانی برای مقابله با کم‌آبی ارائه داده‌اند. از آبگیری رطوبت هوا تا پرورش محصول‌های مقاوم به شوری، همه نشان‌دهنده این واقعیت است که «در جهانی با منابع محدود، خلاقیت بدون مرز است».