آینده آبی خلیج فارس: وقتی نمک‌زدایی با اقتصاد دیجیتال پیوند می‌خورد!

به گزارش تجارت نیوز، علاوه بر بی‌ثباتی‌های ژئوپلیتیکی جاری، منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا (MENA) با دو چالش سیاست‌گذاری اساسی مواجه است: بحران شدید کم‌آبی از یک سو، و ضرورت تنوع‌بخشی به اقتصاد از سوی دیگر. این منطقه، پرتنش‌ترین منطقه جهان از لحاظ منابع آبی است؛ به‌گونه‌ای که ۱۶ کشور از ۲۵ کشور دارای بیشترین تنش آبی در جهان، در این منطقه قرار دارند و بحرین در صدر فهرست تعریف شده است.

بحران آب و گزینه‌های موجود

به‌طور خاص، کشورهای عضو شورای همکاری خلیج فارس (GCC) از منابع طبیعی آب شیرین بسیار محدودی برخوردارند و برای تأمین نیازهای شهری و صنعتی خود به شدت به فناوری پرمصرف نمک‌زدایی از آب دریا متکی هستند. هم‌زمان، این کشورها که اقتصادشان متکی به صادرات نفت و گاز است، در راستای چشم‌اندازهای ملی چون «چشم‌انداز ۲۰۳۰ عربستان سعودی»، در پی کاهش وابستگی به درآمدهای نفتی از طریق توسعه صنایع پیشرفته هستند.

در این میان، یکی از نوآورانه‌ترین راهکارهای ممکن، ترکیب مراکز داده با تاسیسات نمک‌زدایی و ایجاد «مراکز داده باززاینده» است؛ راهبردی هوشمند که می‌تواند هم‌زمان چالش امنیت آبی و تنوع اقتصادی را هدف قرار دهد. زیرساخت‌های دوگانه مانند مراکز داده باززاینده، که از گرمای زائد یا انرژی اختصاصی برای نمک‌زدایی استفاده می‌کنند، راه‌حلی دووجهی و کارآمد برای کشورهایی همچون اعضای شورای همکاری خلیج فارس است.

امنیت آبی و تنوع اقتصادی

در کشورهای خلیج فارس، امنیت آبی مساله حیاتی است. این کشورها اکنون عمدتا برای تأمین آب شرب خود به نمک‌زدایی متکی هستند. نزدیک به نیمی از آب نمک‌زدایی‌شده جهان در منطقه خلیج فارس تولید می‌شود. برای نمونه، عربستان سعودی به‌تنهایی بزرگ‌ترین تولیدکننده آب نمک‌زدایی‌شده در جهان است و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۲۵ ظرفیت تولید آن به ۸.۵ میلیون مترمکعب در روز برسد. این کشور تاکنون بیش از ۸۰ میلیارد دلار در پروژه‌های نمک‌زدایی سرمایه‌گذاری کرده و روزانه حدود ۳۰۰ هزار بشکه نفت برای تامین انرژی این تأسیسات مصرف می‌کند.

درباره پروژه‌های سعودی‌سازی و اماراتی‌سازی

از سوی دیگر، نوسانات بازار جهانی نفت و گذار به انرژی‌های پاک، کشورهای خلیج فارس را بر آن داشته تا درآمدهای نفتی را در راستای ایجاد اقتصادهای پایدار و مبتنی بر دانش بازسرمایه‌گذاری کنند. یکی از ارکان اصلی این تنوع، توسعه صنعت فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) شامل خدمات ابری، هوش مصنوعی و زیرساخت‌های مراکز داده است. شرکت PwC پیش‌بینی کرده که ظرفیت مراکز داده در خاورمیانه از حدود ۱ گیگاوات در سال ۲۰۲۵ به بیش از ۳.۳ گیگاوات در سال ۲۰۳۰ افزایش یابد؛ یکی از سریع‌ترین نرخ‌های رشد در جهان. این پروژه‌ها نیازمند مهارت‌های مهندسی پیشرفته در حوزه‌های مکانیک، برق، محیط زیست و فناوری اطلاعات هستند. برنامه‌های بومی‌سازی نیروی کار مانند «سعودی‌سازی» و «اماراتی‌سازی» نیز با این نیاز هم‌راستا هستند.

چشم‌انداز ۲۰۳۰ عربستان سعودی نمونه‌ای بارز از این رویکرد است؛ این سند به‌روشنی بر توسعه اقتصادی متنوع با محوریت فناوری تاکید دارد. بیش از ۳۰۰ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری عمومی در صنایع نوین همچون تولید پیشرفته، هوش مصنوعی، زیست‌فناوری، فضا و رایانش ابری در نظر گرفته شده است.

مرکز داده باززاینده چیست؟

ایده «مرکز داده باززاینده» در سال ۲۰۲۲ توسط یکی از مهندسان شرکت اشنایدر الکتریک مطرح شد. در این مدل، مرکز داده‌ای طراحی می‌شود که از نظر منابع حیاتی مانند انرژی و آب، کاملا خودکفا باشد. این مرکز انرژی تجدیدپذیر خود را در محل تولید می‌کند (مثلا از طریق پنل‌های خورشیدی یا توربین بادی)، تمام پسماندها را بازیافت کرده و تمام آبی را که مصرف می‌کند یا بازیافت می‌نماید یا از طریق نمک‌زدایی تولید می‌کند.

در چنین ساختاری، مرکز داده با بستن حلقه مصرف منابع، نه‌تنها مصرف‌کننده منابع خارجی نخواهد بود، بلکه حتی می‌تواند مازاد انرژی یا آب تولید کند و به جامعه پیرامون خود ارائه دهد. تلفیق نمک‌زدایی با طراحی مرکز داده، نوآوری کلیدی این مدل است؛ به‌ویژه برای مناطق گرم و خشک مانند خلیج فارس.

در واقع، مراکز داده مجهز به فناوری نمک‌زدایی نمایانگر همان صنایع دانش‌بنیانی هستند که کشورهای خلیج فارس به‌ دنبال توسعه آن هستند. حتی اگر تنها بخشی از ظرفیت مراکز داده منطقه از فناوری بازیابی گرمای زائد برای نمک‌زدایی بهره گیرد، می‌توان روزانه صدها هزار مترمکعب آب تولید کرد؛ آن هم تقریبا رایگان. این رقم با تولید یک کارخانه متوسط نمک‌زدایی برابری می‌کند.

چالش‌های پیش رو

با این حال، تحقق این چشم‌انداز بدون چالش نیست. یکی از موانع اصلی، پیچیدگی فنی ادغام دو سیستم پیشرفته – مرکز داده و واحد نمک‌زدایی – است که نیازمند مهندسی دقیق و پیشرفته است. چالش دیگر، هزینه اولیه بالاست. هرچند این پروژه‌ها در بلندمدت با صرفه‌جویی در مصرف سوخت و آب مقرون‌به‌صرفه هستند، اما سرمایه‌گذاری اولیه سنگین ممکن است بازدارنده باشد. از این رو، اجرای موفق پروژه‌های آزمایشی مانند نمونه‌های «نئوم» و «مصدر» اهمیت زیادی دارد.

همچنین، نیاز بالای انرژی این مراکز چالشی جدی است؛ زیرا نمک‌زدایی در منطقه خلیج فارس هنوز وابسته به سوخت‌های فسیلی است. در این زمینه، انرژی‌های نوین همچون رآکتورهای کوچک مدولار (SMR) که در آمریکا مورد توجه قرار گرفته‌اند (مثلا در پروژه جدید آمازون)، می‌توانند گزینه جایگزین باشند.

از منظر زیست‌محیطی نیز، هر چند بسیاری از چالش‌ها با این فناوری کاهش می‌یابند، اما مساله «آب شور» باقی می‌ماند؛ آبی که پس از شیرین‌سازی باقی می‌ماند و بسیار شور و آلوده به مواد شیمیایی است. برای هر لیتر آب شیرین، حدود ۱.۵ لیتر پساب شور تولید می‌شود. هدف نهایی، دستیابی به «تخلیه صفر مایع» است؛ یعنی بازیابی کامل نمک‌ها و مواد معدنی، همان‌گونه که در پروژه نئوم برنامه‌ریزی شده است. امارات نیز با راه‌اندازی چالش نوآورانه «بازاندیشی در آب شور» به‌دنبال یافتن راهکارهای خلاقانه برای استفاده مفید از این پساب‌هاست.

نمک‌زدایی با تقطیر چندمرحله‌ای

یکی از کاربردی‌ترین روش‌ها برای تولید آب شیرین در مراکز داده، استفاده از گرمای زائد برای راه‌اندازی فرایند نمک‌زدایی حرارتی است. مراکز داده تقریبا تمام انرژی الکتریکی مصرفی خود را به گرما تبدیل می‌کنند؛ گرمایی که در حلقه‌های خنک‌سازی مایع یا مدارهای کندانسور به ۴۰ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. به‌جای دفع این گرما، می‌توان آن را برای نمک‌زدایی به‌کار گرفت.

تکنیک «تقطیر چندمرحله‌ای» (Multi-Effect Distillation – MED) گزینه‌ای بسیار مناسب در این زمینه است. در این روش، آب دریا در چند مرحله با فشارهای مختلف حرارت می‌بیند و بخار حاصل به‌طور پیوسته تبخیر و میعان می‌شود. این سیستم با گرمای نسبتا کم (زیر ۷۰ درجه سانتی‌گراد) نیز کار می‌کند و از همین رو با سیستم خنک‌سازی مراکز داده سازگار است.

پژوهش‌ها نشان می‌دهد که یک مرکز داده با بار IT به‌اندازه ۱ مگاوات می‌تواند تا ۸۰ لیتر آب شیرین در دقیقه تولید کند؛ یعنی حدود ۱۱۵ مترمکعب در روز – مقداری که می‌تواند نیاز هزاران نفر را تامین کند.

این فرایند، نمونه‌ای از «اقتصاد چرخشی» در مهندسی است؛ به‌جای هدررفت انرژی، از گرمای زائد برای تولید آب استفاده می‌شود. بدین ترتیب، بهره‌وری کل سیستم افزایش یافته و از نظر زیست‌محیطی نیز انتشار گازهای گلخانه‌ای کاهش می‌یابد.

ایده مراکز داده باززاینده با ادغام واحد نمک‌زدایی در حال جلب توجه پژوهشگران است و مدل‌سازی‌های آزمایشگاهی نشان داده‌اند که این رویکرد عملی و نویدبخش است.

آب و گذار از اقتصادی نفت‌محور

چالش‌های کمبود منابع آبی و گذار از اقتصاد نفت‌محور، در ظاهر دو مساله جداگانه هستند، اما می‌توان آن‌ها را با نوآوری فناورانه یکپارچه حل کرد. مراکز داده باززاینده با قابلیت نمک‌زدایی نمونه‌ای روشن از این هم‌افزایی هستند؛ جایی که تحول دیجیتال به‌طور مستقیم به ارتقای زیست انسانی نیز کمک می‌کند. شرایط منحصربه‌فرد منطقه خلیج فارس – انرژی خورشیدی فراوان، کم‌آبی شدید، سرمایه‌گذاری دولتی گسترده، و سیاست‌گذاری روشن در جهت توسعه پایدار – بستری مساعد برای این تحول فراهم کرده است. داده‌های اولیه و پروژه‌های آزمایشی امیدبخش‌اند: تنها یک مگاوات توان پردازشی می‌تواند روزانه حدود ۱۰۰ مترمکعب آب تولید کند. در مسیر آینده‌ای فراتر از نفت، این راه‌حل‌های دوسویه می‌توانند کلید رشد اقتصادی پایدار باشند.