بازیافت آب گلخانه‌ای، در خدمت بهره‌وری آب

به گزارش خط بازار؛ در گلخانه‌های نیمه‌بسته و بسته، به‌جای خروج رطوبت، می‌توانیم آن را به آب تبدیل کنیم؛ روی لوله‌ها و کویل‌های سرد، روی صفحات پرّه‌دار یا در واحدهای رطوبت‌گیرِ هیبرید (پمپ‌حرارتی / جاذب مایع). ادبیات فنی نشان می‌دهد کیفیت آب کندنسه عموماً خوب و از نظر شوری بسیار پایین است؛ چیزی شبیه آبی که به‌دستِ تقطیر می‌آید، هرچند ممکن است ردپای فلزات از مسیر تماس با سطوح فلزی داشته باشد و نیاز به ضدعفونی و گاه بازکانی‌سازی داشته باشد. انتخاب بین تهویه یا «میعان هدفمند» تفاوتی بزرگ در هدررفت یا صرفه‌جویی آب ایجاد می‌کند.

به‌همین دلیل، «بازیافت آب گلخانه‌ای» صرفاً یک ترفند مکانیکی نیست؛ یک منطق بهره‌وریِ حلقه‌بسته است که به‌جای دور ریختنِ رطوبت گیاه، آن را به آبی قابل‌استفاده برای آبیاری / محلول غذایی برمی‌گرداند.

از سوی دیگر، فهم کمّی ماجرا مهم است. در گلخانه‌های پیشرو، مصرف سالانهٔ آب برای گوجه‌فرنگی در حوالی 1000 لیتر بر مترمربع گزارش شده است؛ یعنی اگر رطوبت را به‌جای تهویه، میعان دهیم، ظرفیتی جدی برای «بازگشت آب از هوا» وجود دارد. در چنین دستگاهی از فکر، کیفیتِ اقلیم، بهره‌وری آب، و بهره‌وری انرژی باهم گره می‌خورند: هر واحد رطوبتِ بازیافتی، هم ریسک بیماری‌های قارچی را کم می‌کند (کنترل رطوبت نسبی)، هم از منظر آب یک منبع جدید می‌سازد.

در گلخانهٔ نیمه‌بسته / بسته، اگر رطوبت را بیرون ندهید، باید آن را با میعان بگیرید؛ همین عمل، آبی با شوری بسیار پایین تولید می‌کند که می‌تواند برای ترکیب با آبِ شورتر، یا برای رقیق‌سازی محلول غذایی به‌کار رود. مرور پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد رطوبت‌گیرهای پیشرفته می‌توانند همزمان رطوبت را 15–20٪ کاهش دهند و ضریب برداشت آب (water harvesting coefficient) قابل‌توجهی به‌دست دهند. در اقلیم‌های گرم و خشک، که آبِ ورودی گاهی با EC بالا و نسبت سدیم نگران‌کننده همراه است، وجود یک منبع آبِ «خیلی کم‌نمک» برای رقیق‌سازی، یک مزیت راهبردی به‌شمار می‌آید.

توجه به ریسک‌ها نیز بخشی از ضرورت است. آب کندنسه می‌تواند به‌علت تماس با سطوح مسی /آلومینیومیِ کویل‌ها مقادیر کمی فلزات داشته باشد؛ و از منظر میکروبی، هر سامانهٔ آب ساکن اگر مدیریت نشود می‌تواند ریسک زیستی ایجاد کند، اینجا استانداردهای مدیریت ریسک (مانند راهنماهای ASHRAE برای لژیونلا در سامانه‌های آبی ساختمان) به‌کار می‌آید تا طراحیِ مخازن، شیب‌بندی، شست‌وشو / ضدعفونی و پایش دوره‌ای را استاندارد کند.

چالش‌های فعلی

در حیطهٔ اجرا، سه دسته چالش پیش‌ِرو است؛ نخست، چالش ترمودینامیک / طراحی: باید سطوحی سردتر از نقطهٔ شبنم داشته باشیم که هم به‌قدر کافی «بار نهان» را بگیرند و هم بازیافتِ گرما / سرما را به‌طرز هوشمندانه انجام دهند تا انرژی تلف نشود. سامانه‌های «پره‌دار زیرناودانی»، کویل‌های آبی، و پمپ‌های حرارتی رطوبت‌گیر هر یک مصالحه‌های انرژی / آب / هزینهٔ خود را دارند. دوم، چالش کیفیت آب: کندنسه معمولاً TDS بسیار پایین دارد، اما پژوهش‌های میدانی وجودِ مقادیر کمِ Zn و Cu و گاهی آلومینیوم را گزارش کرده‌اند؛ پس خط‌لولهٔ جمع‌آوری باید از موادِ سازگار با آب و استانداردهای تماس با آب غیرآشامیدنی طراحی شود، و پیش از ورود به مخزنِ اختلاط یا محلول‌ساز، فیلتراسیون و ضدعفونی انجام گیرد. سوم، چالش ادغام با عملیات: کندنسه باید به‌درستی در سامانهٔ آبیاری /فرتیگیشن (کودآبیاری) ادغام شود؛ یعنی یا مستقیماً به مخزن آب خام برای «بلِند» افزوده شود، یا پس از بازکانی‌سازی وارد محلول غذایی گردد تا نوسانِ pH/EC ایجاد نشود.

چالش نرم‌افزاری نیز کم‌اهمیت نیست: برای برداشت بهینهٔ کندنسه، باید بتوانیم تبخیر ـ تعریق را پیش‌بینی کنیم، تا اندازهٔ مبدل‌ها و مخازن را درست انتخاب کنیم، افزون بر آن، تصمیمِ «تهویه در برابر میعان» تابعی از قیمت نسبیِ آب و انرژی است؛ هرجا انرژی گران و آب کمیاب‌تر باشد، کفهٔ میعان سنگین‌تر می‌شود.

استانداردها، کیفیت آب و ایمنی زیستی

بااین‌حال، برای اینکه این راهکار در عمل پایدار بماند، رعایت استانداردها ضروری است. در سطح کیفیت آب آبیاری، سند کلاسیک FAO (Ayers & Westcot) چارچوب ارزیابی EC ،SAR، و سمیت یونی را پیشنهاد می‌کند، صرف‌نظر از اینکه آب خام، باران، RO یا کندنسه باشد.

مفروضِ ما این است که کندنسه، به‌سبب تماس با سطوح فلزی و مسیر جمع‌آوری، می‌تواند میزان اندکی Zn/Cu داشته باشد؛ بنابراین انتخاب متریال‌ها و طراحیِ مسیرِ درین باید با استانداردهای سازگار با تماس آبِ غیرآشامیدنی همراه باشد و از خوردگی / شست‌وشوی فلزات بکاهد. در سطح ایمنی زیستی، دستورالعمل‌های ASHRAE/CDC برای برنامهٔ مدیریت آب ساختمان، روی حذف آب ایستاده، دمای مناسب، گندزدایی، و پایش میکروبی تأکید می‌کنند؛ در گلخانه، این اصول را می‌توان متناسب‌سازی کرد: تشتکِ شیب‌دار، پاک‌سازی منظم، UV در مسیر، و مخازن دربسته با تهویهٔ فیلترشده.

از سوی طراحی اقلیمی، مرورهای علمی تأکید دارند که کنترل رطوبت در گلخانه ــ خصوصاً در گلخانهٔ بسته ــ «سخت‌ترین پارامتر اقلیمی» است؛ لذا هر سامانهٔ رطوبت‌گیر باید هم ظرفیتِ کافی داشته باشد و هم یکنواختی دمایی / جریان هوا را به‌خوبی مدیریت کند تا نقاطِ سرد / کندانسِ ناخواسته ایجاد نشود.

نقشهٔ راه اجرا برای بهره‌برداری عملی

به‌طوری که تمام قطعات پازل کنار هم بنشیند، نقشهٔ راه پیشنهادی چنین است:

گام 1. ممیزی آب و انرژی: اندازه‌گیری تبخیر ـ تعریق (ET) و بار رطوبتی هدف با مدل‌های معتبر؛ برآورد قیمت مؤثر آب/برق؛ تحلیل حساسیتِ آب‌ـ‌برق.

گام 2. طراحی مفهومی: انتخاب فناوری (پره‌دار، پمپ‌حرارتی، جاذب) متناسب با اقلیم؛ تعیین ظرفیت، مسیر جمع‌آوری، و بلاکِ تصفیه.

گام 3. پروتکل کیفیت آب: تعریف حدود پایش (pH, EC, Zn, Cu, میکروبی)، چک‌لیست نظافت /ضدعفونی، و قواعد بلِند / بازکانی‌سازی مطابق.

گام 4. ادغام با فرتیگیشن / اقلیم: اتصال به تابلوِ کوددهی، منطق کنترلیِ «تهویه در برابر میعان»، و استراتژیِ نگهداشت CO₂ در گلخانهٔ نیمه‌بسته.

گام 5. پایش و بهبود مستمر: ثبت داده‌های آبِ برداشت‌شده، انرژی مصرفیِ رطوبت‌گیر، وقوع بیماری‌ها، و عملکرد محصول؛ بازتنظیمِ نقاط بهینه. به‌جای نسخهٔ یک‌باره، این یک «مسیر یادگیری» است که با فرهنگ داده‌محور و نگهداری منظم به بلوغ می‌رسد.

درعین‌حال که این نقشهٔ راه بر بنیان‌های علمی / فنی استوار است، روحِ متن ـ همچون الگوی تعاون‌محور ـ این است: همهٔ اجزای مزرعه بسیج شوند تا قطره‌ای هدر نرود؛ رطوبت، دشمنی برای دفع نیست، منبعی برای بازآفرینی است.

جمع‌بندی

با از درنظر گرفتن ملاحظات فنی بالا، بازیابی آب مصرف‌شده در گلخانه، می‌تواند بخش قابل‌توجهی از نیاز آبی را خصوصاً در مناطق خشک و کم‌آب تأمین کند.

——————-

منابعی برای مطالعه بیشتر

[1] Soussi, M. et al. (2022). Comprehensive Review on Climate Control and Cooling Systems for Greenhouses. Agronomy 12(3):626. اطلاعات بیشتر: https://www.mdpi.com/2073-4395/12/3/626
[2] Campen, J.B. (2009). Dehumidification of Greenhouses. Wageningen UR. اطلاعات بیشتر: https://research.wur.nl/en/publications/dehumidification-of-greenhouses
[3] Campen, J.C. (2001). Dehumidification in greenhouses by condensation on finned pipes. اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169901001607(نمایه موضوعی) یا نسخه نمایه WUR: https://research.wur.nl/en/publications/dehumidification-in-greenhouses-by-condensation-on-finned-pipes
[4] Katsoulas, N. et al. (2015). Reducing ventilation requirements in semi-closed greenhouses increases water use efficiency. Agricultural Water Management. اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378377415001109
[5] Tsafaras, I. et al. (2022). Quantifying the trade-off between water and electricity for closed greenhouses. Agricultural Water Management. اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377422003663
[6] Jurga, A. et al. (2023). Condensate as a water source in terrestrial and extra-terrestrial applications. Sustainable Cities and Society. اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212371722000294
[7] Glawe, D.D. et al. (2016). Quality of Condensate from Air-Handling Units. Trinity University. اطلاعات بیشتر: https://digitalcommons.trinity.edu/context/engine_faculty/article/1014/viewcontent/DGlawe_QualityCondensateAirHandlingUnits_2016_article.pdf
[8] Matarneh, S. et al. (2024). Assessing water production from air conditioning systems: quantity and quality for reuse. Cleaner Engineering and Technology. اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666016423002906
[9] Aloma, M.M. et al. (2021). Quantity and quality of condensate air conditioner water for reuse. Desalination and Water Treatment, 210. اطلاعات بیشتر: https://www.deswater.com/DWT_articles/vol_210_papers/210_2021_164.pdf
[10] ASHRAE (2019). Water Conservation Goals and Opportunities. اطلاعات بیشتر: https://www.ashrae.org/file%20library/about/new%20hq/waterconservationopportunities.pdf
[11] ASHRAE. Guidance for Water System Risk Management (Guideline 12 & Standard 188 overview). اطلاعات بیشتر: https://www.ashrae.org/technical-resources/standards-and-guidelines/guidance-for-water-system-risk-management
[12] CDC (2025). Controlling Legionella in Cooling Towers (toolkit). اطلاعات بیشتر: https://www.cdc.gov/control-legionella/php/toolkit/cooling-towers-module.html
[13] FAO. Chapter 1 – Introduction to Evapotranspiration. اطلاعات بیشتر: https://www.fao.org/4/x0490e/x0490e04.htm
[14] Wageningen UR. Water use efficiency of tomatoes (برآورد ~1000 L·m⁻²·year⁻¹ در گلخانه‌های هلندی). اطلاعات بیشتر: https://edepot.wur.nl/156932
[15] Dehumidification review/notes (طراحی کم‌انرژی). Dehumidification of greenhouses (Design of Low Energy System) – گزیده PDF. اطلاعات بیشتر: https://scispace.com/pdf/dehumidification-of-greenhouses-m18uooi8y6.pdf
[16] Yan, H. et al. (2020). Parameterization and Application of Stanghellini Model for Greenhouse Transpiration. Water 12(2):517. اطلاعات بیشتر: https://www.mdpi.com/2073-4441/12/2/517
[17] WUR. Evapotranspiration Models in Greenhouse (مرور روش‌ها). اطلاعات بیشتر: https://edepot.wur.nl/14971
[18] Katsoulas, N. (2019). Modelling Crop Transpiration in Greenhouses: Different Models for Different Applications. Agronomy 9(7):392. اطلاعات بیشتر: https://www.mdpi.com/2073-4395/9/7/392
[19] Zou, H. et al. (2025). Next-generation water-saving strategies for greenhouses (نمونهٔ واحد رطوبت‌گیر با WHC≈0.70). اطلاعات بیشتر: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11873180/
[20] US EPA (2025). Onsite Non-Potable Water Reuse Research (QMRA framework). اطلاعات بیشتر: https://www.epa.gov/water-research/onsite-non-potable-water-reuse-research
[21] Ayers, R.S. & Westcot, D.W. (1985). Water Quality for Agriculture. FAO Irrigation and Drainage Paper 29 Rev.1. اطلاعات بیشتر: https://openknowledge.fao.org/server/api/core/bitstreams/b1345105-e9e6-4704-81cc-577f8e187278/content
[22] NSF/ANSI 61 (2024). Drinking Water System Components – Health Effects (مرجع انتخاب متریال‌ها). اطلاعات بیشتر: https://www.nsf.org/knowledge-library/nsf-ansi-standard-61-drinking-water-system-components-health-effects
[23] Wageningen (WUR). Water and Nutrients – Closed water system (بدون دِرِین/کندنسه به فاضلاب). اطلاعات بیشتر: https://www.wur.nl/en/article/water-and-nutrients.htm
[24] Jemai, N. et al. (2022). Opportunities for Implementing Closed Greenhouse Concepts in Arid Climates. Horticulturae 8(12):1102. اطلاعات بیشتر: https://www.mdpi.com/2311-7524/8/12/1102
[25] PRIMA/ERA-LEARN (2020). New condensation irrigation system for greenhouse (پروژهٔ میعان-تبخیر حلقه‌بسته). اطلاعات بیشتر: https://www.era-learn.eu/network-information/networks/prima/section-2-call-multi-topic-2018/new-condensation-irrigation-system-for-greenhouse

منبع: تسنیم