هزینه شیرین سازی آب دریا در خلیج فارس و دریای خزر

بر اساس گزارش مؤسسه تحقیقات آب وزارت نیرو، میانگین بارش‌های جوی کشور در دوره های مختلف زمانی نسبت به دوره بلند مدت 53 ساله کاهش قابل توجه داشته است. متوسط بارش سالیانه طی 13 سال اخیر به میزان 9 درصد نسبت به دوره بلندمدت 53 ساله کاهش یافته است. متوسط بارش سالیانه در سال آبی اخیر(۱۴۰۱-۱۴۰۰) نیز در مقایسه با میانگین بارش‌های بلندمدت کشور(۵۴ساله) به میزان ۱۸درصد کاهش پیدا کرده است. این بدان معناست که مجموع حجم بارش‌های کشوربه طور نگران کننده ای از میانگین ۲۴۹.۳ میلی‌متر در دوره ۵۴ ساله به ۲۰۳.۹ میلی‌متر در سال آبی گذشته کاهش پیدا کرده است.

کاهش قابل توجه منابع آب تجدید پذیر یکی دیگر از شاخص های بحران کم آبی در کشور است. در حال حاضر میزان برداشت آب از منابع آب تجدیدپذیر کشور بیش از دو برابر استاندارد جهانی توصیه شده و در برخی موارد حتی بیش از 100 درصد آب تجدیدپذیر است. گزارش دیگری حاکی از کاهش 70 درصدی ذخایر آب شیرین تجدید پذیر طی حدود 50 سال گذشته است که ضرورت بازنگری در مدیریت منابع آبی کشور را بیش از پیش مشخص می کند.

حجم بالای بهره کشی از منابع آب زیر زمینی به عنوان یکی از منابع اصلی آب تجدید پذیر نیز نگران کننده است. در حال حاضر 57 درصد آب شرب شهری، 83 درصد آب شرب روستایی، 63 درصد آب صنعت و خدمات و 52 درصد آب کشاورزی از منابع آب زیرزمینی تأمین می شود.

شیرین سازی آب دریا برای جبران کم آبی در خاورمیانه

کم آبی یکی از معضلات مشترک اکثریت کشورهای منطقه MENA(کشورهای واقع در خاورمیانه و شمال آفریقا) می باشد. لیکن دسترسی به دریاهای آزاد و شیرین سازی آب دریا یک فرصت ارزشمند برای کشورهای مجاور خلیج فارس، دریای عمان، دریای سرخ و دریای مدیترانه برای مقابله با تهدید کم آبی در این منطقه است.

احداث آب شیرین کن های دریایی راهبردی مشترک برای مدیریت منابع آبی و پاسخ به تقاضای آب آشامیدنی و صنعتی در کشورهای با اقلیم گرم و خشک و مواجه با بحران کم آبی است. به همین جهت است که ظرفیت شیرین سازی آب دریا در کشورهای حاشیه خلیج فارس در یک دهه اخیر به طور قابل توجه ای افزایش پیدا کرده است.

فناوری اسمز معکوس اقتصادی ترین فناوری شیرین سازی آب دریا

هم اکنون فناوری اسمز معکوس به عنوان اقتصادی ترین فناوری شیرین سازی آب دریا به سرعت در اقصی نقاط  دنیا در حال توسعه است. در آب شیرین کن های دریایی مبتنی بر فرایند اسمز معکوس، آب شور با فشار بالا که متناسب با میزان شوری آب است، از غشای نیمه تراوا یا ممبران عبور داده می شود. لایه های غشای نیمه تراوا در هنگام عبور آب شور، تنها ملکولهای آب را از خود عبور می دهند. یونهای محلول در آب اعم از سدیم، کلر، کلسیم، منیزیم و غیره که منشأ شوری آب دریا هستند، از لایه های ممبران عبور نکرده و در جریان آب شور ورودی تغلیظ می شوند. آب شور تغلیظ شده تحت عنوان جریان شورابه با رعایت ملاحظات زیست محیطی به محیط دفع می گردد.

احداث آب شیرین کن های دریایی به مانند هر طرح اقتصادی دیگر منوط به انجام طرح امکان سنجی و تحلیل هزینه- فایده است. انجام مطالعه امکان سنجی تأسیسات آب شیرین کن با هدف پیش بینی دقیق ملاحظات فنی، اقتصادی و زیست محیطی پیش از انجام طرح ضروری است. در مرحله بعد طرح کسب و کار براساس مطالعه امکان سنجی، طرح آب شیرین کن را از منظر فنی و پتانسیل سودآوری از دیدگاه اقتصادی مورد بررسی قرار می دهد. طرح کسب و کار در نهایت، بهای تمام شده آب تولیدی را براساس هزینه های بهـره برداری و نگهداری و هزینه سرمایه گذاری اولیه تعیین می کند.

استهلاک هزینه سرمایه گذاری اولیه، انرژی مصرفی، مواد مصرفی، نگهداری، تعمیرات، مواد شیمیایی و دستمزد از مهمترین مولفه های مربوط به بهای تمام شده آب شیرین تولیدی در آب شیرین کن صنعتی مبتنی بر فرایند اسمز معکوس است. 

فناوری نمک زدایی حرارتی از آب دریا مهمترین رقیب فناوری اسمز معکوس در شیرین سازی آب دریا است. کیفیت بالای آب تولیدی، مصرف انرژی کمتر(در شرایط مشابه)، تولید کربن پایینتر و هزینه کمتر تولید آب شرب از مزایای اصلی فناوری اسمز معکوس در مقایسه با فناوری نمک زدایی حرارتی است. بهای تمام شده پایینتر آب شیرین تولیدی در آب شیرین کن های اسمز معکوس نسبت به حرارتی مهمترین عامل توسعه این فناوری در دهه اخیر در دنیا بوده است.

تولید آب شیرین از دریای خزر یا خلیج فارس

وجود دریای خزر در شمال کشور و خلیج فارس در جنوب کشور، فرصتی استثنایی برای جبران بخشی از کم آبی کشور از طریق شیرین سازی آب شور این دو دریا را فراهم کرده است.

توجیه اقتصادی طرح، مهمترین عامل تعیین کننده در انتخاب موقعیت قرارگیری تأسیسات شیرین سازی آب دریا می باشد. محاسبه بهای تمام شده آب در مناطق دچار کم آبی که هدف گذاری شده اند، مستلزم محاسبه بهای تمام شده تولید آب شیرین ار آب دریا و هزینه انتقال آب می باشد.

در سالهای اخیر فلات مرکزی ایران و استانهای حاشیه خلیج فارس به دلیل خشکسالی و مدیریت نادرست منابع آبی کشور، با بحران کم آبی بی سابقه ای روبرو هستند. هزینه انتقال آب از واحدهای آب شیرین کن آب دریا اعم از هزینه خط لوله انتقال و هزینه های انرژی یکی از مولفه های مهم بهای تمام شده آب در مناطق هدف گذاری شده می باشد.

قیمت تمام شده تولید آب شرب از دریای خزر و خلیج فارس

محاسبه قیمت تمام شده تولید آب شرب از آب دریا در مدل کسب و کار، با بهره گیری از مدل های حسابداری و مالی و در نظر گرفتن کلیه هزینه های مستقیم و غیر مستقیم تولید آب شیرین امکان پذیر است. کیفیت آب دریا، هزینه استهلاک سرمایه ثابت و هزینه های بهره برداری و نگهداری، مهمترین عوامل تعیین کننده بهای تمام شده آب شیرین از آب دریا هستند. با توجه به تفاوت عوامل تأثیرگذار در این دو بخش، بهای تمام شده آب شیرین در نقاط مختلف دنیا با یکدیگر متفاوت است. تفاوت در کیفیت آب دریا، قوانین و مقررات کشورهای مختلف در مالیاتها، قوانین زیست محیطی، نرخ بهره و مالکیت و همچنین تفاوت بهای انرژی الکتریکی، دستمزد نیروی انسانی و غیره سبب می شود که بهای شیرین سازی آب دریا در نقاط مختلف متفاوت شود.

هزینه شیرین سازی آب دریا در خلیج فارس و دریای خزر با فرایند اسمزمعکوس علاوه بر وابستگی به زیرساخت ایجاد واحدهای آب شیرین کن متأثر از عوامل فنی، جغرافیایی و زیست محیطی است.

کیفیت آب دریا یکی از عوامل مهم فنی تاثیرگذار بر هزینه شیرین سازی آب در آب شیرین کن های بزرگ آب دریا به شمار می رود. میزان شوری، ذرات معلق نامحلول، کدورت و وجود آلاینده های آلی و زیستی، مهمترین فاکتورهای تعیین کننده کیفیت آب دریا هستند.

مهمترین تفاوت آب خلیج فارس با آب دریای خزر از منظر کیفیت آب، میزان شوری است. آب دریای خلیج فارس به عنوان یکی از شورترین آبهای آزاد در دنیا شناخته می شود. میزان شوری آب خلیج فارس از 36000 تا 48000 میلیگرم بر لیتر در نقاط مختلف متغیر است. در حالیکه شوری آب دریای خزردر بازه 12000 تا 17000 میلیگرم بر لیتر قرار دارد. به بیان ساده، آب خلیج فارس نزدیک به سه برابر شورتر از آب دریای خزر است.

شوری آب یکی از عوامل مهم تأثیر گذار بر هزینه شیرین سازی آب دریا به شمار می رود. با افزایش شوری آب دریا، فشار مورد نیاز برای غلبه به فشار اسمزی افزایش پیدا می کند. افزایش فشار مورد نیاز به معنای پمپهای فشار قوی بزرگتر، ممبرانهای بیشتر، درصد بازیابی پایینتر و در نهایت هزینه سرمایه گذاری اولیه و هزینه بهره برداری بالاتر آب شیرین کن دریایی است.

علاوه بر شوری، آنالیز فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب دریا نیز بر هزینه های شیرین سازی آب موثر است. به عنوان مثال کدورت بالا یا فعالیت بالای میکروارگانیسم های موجود در آب دریا، هزینه های مربوط به پیش تصفیه آب دریا شامل فرایندهای جداسازی ذرات معلق، پکیج های تزریق مواد شیمیایی و مصرف مواد شیمیایی را افزایش می دهد.

چنانچه از تفاوتهای قابل توجه موجود در کیفیت آب خلیج فارس و دریای خزر به جز "شوری آب " جشم پوشی کنیم و بقیه عوامل تأثیر گذار بر قیمت تمام شده آب شیرین را ثابت در نظر بگیریم، بهای تمام شده تولید آب شیرین از خلیج فارس از 0.9 دلار تا 1.3 دلار به ازای هر مترمکعب در آب شیرین کن های بزرگ متغیر است. این در حالی است که قیمت تمام شده تولید آب در آب شیرین کن های بزرگ دریای خزر در بازه 0.5 تا 0.8 دلار به ازای هر متر مکعب قرار دارد. 

بهای تمام شده آب شیرین از آب دریا در محل مصرف کننده، علاوه براحتساب هزینه شیرین سازی آب دریا در مبدأ نیازمند محاسبه هزینه های انتقال آب نیز می باشد. هزینه های انتقال آب شیرین از خلیج فارس به فلات مرکزی ایران به دلیل فاصله کمتر و وجود رشته کوه های البرز در شمال کشور، از انتقال آب شیرین از دریای خزر به این مناطق پایینتر است.

نگارنده: سید احسان مجتبوی- طراح و پژوهشگر آب شیرین کن های صنعتی