در پاسخ به بحران کمبود آب در جهان، اصلی‌ ترین روش ارائه شده توسط دانشمندان، روش نمک زدایی آب شور است. به دلیل کمبود فزاینده منابع آب شیرین در سال‌های اخیر، تامین آب شیرین جهت آبیاری زمین‌های کشاورزی تبدیل به تهدید جدی برای صنعت کشاورزی به ویژه در کشور‌های دارای اقلیم خشک شده است. در این مقاله قصد داریم تا به مسئله نمک زدایی آب مورد نیاز برای آبیاری زمین‌های کشاورزی بپردازیم.

مهمترین محرک کمبود آب در جهان، افزایش تقاضای آب به دلیل رشد جمعیت، توسعه اقتصادی و افزایش سرانه مصرف کالا و خدمات است. بیشترین سهم تقاضای جهانی آب در وهله اول برای مصارف کشاورزی به میزان ۷۰ درصد، پس از آن استفاده برای مصارف صنعتی با ۲۱ درصد و در نهایت برای استفاده مصارف خانگی با ۹ درصد می باشد. منابع محدود آب، کشاورزان را مجبور به استفاده از آب بی کیفیت برای آبیاری محصولات کشاورزی کرده است. استفاده از آب با کیفیت پایین برای آبیاری گیاهان، کیفیت محصولات کشاورزی را کاهش داده و همچنین باعث آسیب رساندن به محیط زیست، خاک و سفره های زیر زمینی خواهد شد. با افزایش تقاضای آب و کمبود آن، توسعه منابع آب کارآمد برای مصارف کشاورزی بزرگترین چالشی است که در حال حاضر جمعیت رو به رشد جهان با آن روبرو است.

استفاده از آب شور تصویه نشده برای مصارف کشاورزی نیز کارآمد نیست، چرا‌‌که شوری زیاد آب یکی از عوامل کاهش بهره‌وری محصولات کشاورزی است. استفاده از آب بسیار شور برای مصارف کشاورزی معمولاً منجر به رسوب یون‌های سدیم در ریشه‌های گیاه می شود که به عنوان یک لایه بازدارنده برای جذب مواد مغذی عمل می کند. این امر باعث ایجاد تنش آبی در گیاه می شود و گیاه دیگر نمی تواند آب را از خاک شور جذب کند. اگر جذب آب به میزان قابل توجهی کاهش یابد، گیاه سرعت رشد خود را کند می کند. همچنین کمبود مواد مغذی محصولات را مستعد ابتلا به بیماری می کند.

چالش کمبود آب شیرین دانشمندان را به سمت استفاده از فن آوری‌های نوین و استفاده مجدد از منابع آب برای کشاورزی هدایت کرده است. استفاده از فن آوری های نمک زدایی آب برای آبیاری کشاورزی، می تواند نقش عمده ای در برآورده کردن نیاز‌های رو به رشد آب در مناطق کم آب داشته باشد. با توجه به استاندارد‌‌های بالا برای آب مصرفی زمین های کشاورزی، نمک زدایی آب کشاورزی نیاز به انرژی و هزینه مضاعف دارد. اسمز معکوس (RO)، یک فناوری کارآمد ظهور کرده در زمینه نمک زدایی آب است که قادر به حذف ۹۹٪ از نمک‌های محلول (یون‌‌ها)، ذرات، کلوئیدها، مواد آلی و باکتری‌ها از آب شور می باشد. اما در این میان، سوزاندن سوخت های فسیلی برای برآوردن نیازهای تولید انرژی برای این روش هزینه بر می باشد. همچنین انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از سوزاندن سوخت های فسیلی بر محیط زیست آثار مخربی بر جای می گذارد. مشکل اصلی نمک زدایی آب به این روش، از بین رفتن یون های ضروری برای رشد گیاه در کنار حذف نمک های نامطلوب از آب می‌باشد.

تلاش‌ها برای استفاده از این روش باید به سمت ادغام با منابع تجدیدپذیر انرژی، برای کاهش هزینه ها و آثار مخرب حرکت کند. آب شیرین شده توسط روش‌هایی که از انرژی های تجدیدپذیر، مانند آب شیرین کن‌های خورشیدی بهره می برند، حاوی مقادیر کافی مواد مغذی مانند کلسیم، منیزیم و سولفات هستند. با این حال، همه فناوری‌های مدرن مشکلات خاص خود را دارند که با تحقیق و توسعه بیشتر می توان بر آنها غلبه کرد.

نمک زدایی آب دریا یکی از پیشنهاد‌هایی است که می تواند نقش مهمی در مقابله با چالش کمبود جهانی آب بازی کند. آب دریا، آب شور یا نمک زدایی فاضلاب تنها جایگزین برای افزایش عرضه آب فراتر از چرخه طبیعی است. تغییرات آب و هوایی ناشی از گرم شدن کره زمین به طور مداوم سطح شوری زمین و آب دریا را افزایش می دهد و دسترسی به آب شیرین موجود برای خانوارها، کشاورزی و صنعت را کاهش می دهد. مطالعات در این زمینه نشان می دهد که آبیاری با آب دریا نمک زدایی شده، منجر به افزایش قابل توجه نمک های مفید و همچنین عنصر بور در خاک زمین های کشاورزی می شود. عنصر بور نقش کلیدی در تشکیل و پایداری دیواره سلولی گیاهان دارد. همچنین انجام صحیح اعمال فیزیولوژیک، انتقال ساکاروز و انرژی به قسمت های در حال رشد گیاه، گرده افشانی و تشکیل دانه از کارکردهای این عنصر است. کمبود عنصر بور عموما باعث عدم گرده افشانی، تشکیل دانه و همچنین کاهش تشکیل گل در گیاهان می شود.

ویژگی‌های مهم آب شیرین کن‌ها برای مصارف کشاورزی عبارتند از :

• عدم نیاز به اضافه کردن عنصر‌های ضروری پس از تصفیه آب (زیرا آب تولید شده غنی از مواد مغذی خواهد بود.)
• وجود درصد مناسب و طبیعی عنصر بور در آب شیرین شده (زیرا وجود بور بالای ۰.۵ پی پی ام برای محصولات کشاورزی سمی است.)
• کاهش نیروی کار
• کاهش هزینه‌های انرژی

به طور کلی ، آب دریا به دلیل در دسترس بودن بسیار، امیدوار کننده ترین منبع برای نمک زدایی و تامین آب شیرین جمعیت جهان در آینده است. همچنین در صورت بهینه سازی فرآیند و کاهش هزینه‌ها، می توان تولید آب شیرین شده را برای اهداف کشاورزی افزایش داد.