به گزارش پایگاه تحلیلی خبری ایراسین، در قلب اصفهان، جایی که روزگاری آبراه‌های باستانی نماد نوآوری بشر در مهار آب بودند، مخترعی معاصر مرزهای خلق منابع را بازتعریف می‌کند. مهران پالیزبان، مهندس و مخترع اصفهانی، دستگاهی پیشگامانه توسعه داده که از طریق فرایند یونیزه‌سازی کنترل‌شده، آب خالص را از گازهای هیدروژن و اکسیژن سنتز می‌کند در زمانی ارائه می‌شود که بحرانی پدید آمده و ایران با کمبود شدید آب روبه‌روست، مشکلی که تغییرات اقلیمی، بهره‌برداری بیش از حد از سفره‌های زیرزمینی و خشکسالی‌های منطقه‌ای آن را تشدید کرده‌اند. سامانه پالیزبان نه تنها یک دستاورد فناورانه است بلکه نویدِ یک تکیه‌گاه پایدار را می‌دهد که می‌تواند گازهای پایه‌ای را به آب آشامیدنی تبدیل کند، بدون خطر انفجاری که معمولاً با واکنش هیدروژن–اکسیژن همراه است.

پایه علمی دستگاه پالیزبان بر شیمی شناخته‌شدهٔ تشکیل آب استوار است: واکنش 2H2+O2→2H2O2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O2H2‌+O2‌→2H2‌O که انرژی قابل‌توجهی آزاد می‌کند (تقریباً ۲۸۶ کیلوژول بر مول) و در صورت کنترل‌نشده می‌تواند بسیار گرمازا باشد. در گذشته، این واکنش در پیل‌های سوختی فضاپیماها کاربرد داشته، همچون مأموریت‌های آپولو ناسا که هم برق و هم آب تولید می‌کردند، با این حال سنتز مستقیم روی زمینب یشتر نیاز به کاتالیزورها دارد تا خطر انفجار را کاهش دهد؛ همان‌طور که در فرایندهای میانجی پلاسما (پلاسما-محور) که در ادبیات علمی ثبت شده است مشاهده می‌شود. پلاسما، حالت یونیزهٔ گاز است که با تحریک الکترون‌ها به سطوح انرژی بالاتر می‌تواند تجزیه و بازترکیب مولکول‌ها را تسهیل کند (بدون ایجاد یک زنجیرهٔ اشتعال).

پژوهش‌های منتشرشده در مجلاتی همچون IOP Science نشان داده‌اند که پلاسما می‌تواند آب را برای تولید هیدروژن بشکند، اما بالعکس( یعنی استفاده از پلاسما برای ترکیب ایمن H₂ و O₂) نیز با مطالعاتی در Journal of the American Chemical Society همراستا است که نشان می‌دهد واکنش‌های پلاسما H₂/O₂ را می‌توان برای تولید گزینشی محصولات (مثلاً هیدروژن پراکسید) تنظیم کرد و بدین‌وسیله اکسیداسیون کنترل‌شده بدون انفجار ایجاد کرد.

راکتور پالیزبان این اصل را در یک محفظهٔ کاملاً بسته و طراحی‌شده با مهندسی دقیق به‌کار می‌گیرد. «دستگاه در اصل یک راکتور کاملاً دربسته است که امکان کنترل بسیار دقیق گازهای ورودی را فراهم می‌آورد»، پالیزبان چنین توضیح می‌دهد و بر توانایی سیستم در اندازه‌گیری و نسبت‌دهی دقیق هیدروژن و اکسیژن( اجزای طبیعی آب) تأکید می‌کند: با ورود گازها در نسبت‌های مشخص، سامانه شرایطی را برای یونیزه‌سازی مهیا می‌کند که در آن مولکول‌ها در معرض میدان‌های الکترومغناطیسی قرار می‌گیرند تا انرژی الکترون‌هایشان افزایش یابد و به‌لحاظ شیمیایی واکنش‌پذیر اما پایدار شوند. این امر از «واکنش سریع یا ناگهانی» که می‌تواند به انفجار منجر شود جلوگیری می‌کند؛ مشکلی که در مخلوط‌های کنترل‌نشدهٔ H₂–O₂ شایع است و پروتکل‌های ایمنی در صنایع نگهداری هیدروژن از آن مستند هستند (به‌عنوان مثال منابع دولتی انرژی ایالات متحده).

عامل‌های بنیادی ایمنی دستگاه سه مورد اصلی‌اند که پالیزبان آن‌ها را بیان می‌کند: یونیزه‌سازی کنترل‌شده، سازه‌های داخلی ویژه، و مدیریت دقیق گرادیان دما، «عامل اول، با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی قابل تنظیم برای توزیع یکنواخت و گستردهٔ انرژی، قرار دادن مولکول‌ها در حالت‌های برانگیختهٔ آمادهٔ پیوند بدون ناپایدار است.» این دیدگاه شبیه تکنیک‌های پلاسما-الکترولیز است که برخی اختراعات ثبت‌شده (مثلاً پتنت‌هایی در دفتر ثبت اختراعات آمریکا) نشان می‌دهند چگونه آب یا بخار را در پلاسما یونیزه می‌کنند تا هیدروژن تولید شود؛ اما در اینجا مفهوم برای سنتز تطبیق یافته است. داخل راکتور با رزین‌های یونیزه‌شدنی و لایه‌های فیبری مهندسی‌شده‌ای پوشش داده شده که انرژی اضافی را جذب و پراکنده می‌کنند و خوشه‌های آبی اولیه را پایدار می‌سازند. در نهایت، یک گرادیان دمای برنامه‌ریزی‌شده از دماهای معتدل برای فعال‌سازی مولکول‌ها شروع می‌کند و سپس به‌سرعت افت می‌یابد تا آن‌ها را به قطرات میعان کند، بدون شوک‌های حرارتی که از ناپایداری‌های معمول احتراق جلوگیری می‌کند.

انتخاب مواد نیز بر عمل‌کرد کاربردی اختراع تاکید دارد و از نمونه‌های آزمایشگاهی تا ابعاد صنعتی تکامل می‌یابد. در نمونه‌های اولیه، مخازن پلی‌اتیلنی به‌دلیل ارزان‌بودن و سهولت ساخت استفاده می‌شوند و با رزین‌های یونیزه‌شونده‌ای آستر می‌شوند که نه‌تنها واکنش‌ها را کنترل می‌کنند بلکه پیوندهای مولکولی را تثبیت می‌سازند پالیزبان می‌گوید «در نمونه‌های آزمایشگاهی معمولاً تانک از پلی‌اتیلن ساخته می‌شود چون ارزان و قابل شکل‌دهی است»، پالیزبان اشاره می‌کند و توضیح می‌دهد که این رزین‌ها انرژی آزادشده را جذب می‌کنند و تشکیل تدریجی آب را تسهیل می‌نمایند. برای کاربردهای صنعتی، فلزات بادوامی مانند ورق گالوانیزه و فولاد ضدزنگ جایگزین پلی‌اتیلن می‌شوند تا مقاومت حرارتی و شیمیایی برای بهره‌برداری بلندمدت فراهم آید. از شیشه پرهیز می‌شود زیرا نفوذپذیری یونی و واکنش‌های سطحی ممکن است ایجاد کند، چیزی که با بهترین شیوه‌های مهندسی از انجمن مهندسان مکانیک آمریکا همخوانی دارد که در اولویت‌بندی مصالح مقاوم به خوردگی در سیستم‌های حمل و نقل گاز تأکید دارند.

کیفیت آب تولیدشده نیز به‌طور جدی ارزیابی شده و ویژگی‌هایی را نشان می‌دهد که آن را به عنوان منبعی چندمنظوره قرار می‌دهد. اندازه‌گیری‌های اولیهٔ pH حدود ۸٫۱۴ را نشان داده‌اند (کمی قلیایی) اما فیلتراسیون از طریق مخازن غیرفلزی آن را به ۷٫۱۴ کاهش می‌دهد، که نزدیک به خنثی و مناسب برای مصرف انسانی و کشاورزی است. مطالعات مرجع نشان می‌دهند آب با pH در بازه ۶٫۵–۸٫۵ برای مصرف ایمن است و خطراتی مانند فرسایش مینای دندان یا طعم فلزی را به حداقل می‌رساند. برای کشاورزی، این pH می‌تواند حلالیت عناصر مغذی را بهبود بخشد؛ منابع فنی نشان می‌دهند که تغییرات جزئی pH می‌تواند در دسترسی فسفر تأثیرگذار باشد و به رشد بهتر گیاه منجر شود. آزمایش‌های پالیزبان این موضوع را تأیید می‌کنند «آزمایش‌های اولیه روی گیاهان نشان داد رشد آن‌ها نسبت به آب معمولی دو تا سه برابر افزایش یافته است»، و او این را به سطوح پایین فلزات سنگین (پایین‌تر از حد قابل‌تشخیص) و سولفات‌های اندک نسبت می‌دهد که آب را برای صنایع حساس مانند گلخانه‌ها و تولید مواد غذایی مناسب می‌سازد.

نکتهٔ جالب این است که سیستم خروجی را آب را به فازهای سبک و سنگین تفکیک می‌کند؛ پالیزبان این فرایند را ناشی از تفاوت دانسیته به‌علت ناخالصی‌های جزئی یا خواص سطحی توصیف می‌کند. فاز سبک‌تر و خالص‌تر برای مصرف انسانی و کشاورزی در نظر گرفته شده، در حالی که فاز سنگین‌تر برای کاربردهای صنعتیِ خنک‌کاری یا مصارف غیرقابل‌شرب مناسب است. این ایده با تکنیک‌های جداسازی ایزوتوپی مانند فرایند گِردلِر-سولفید (Girdler sulfide) برای تولید آب سنگین (D₂O) که در راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود هم‌راستاست، اما به‌احتمال زیاد در این مورد جداسازی ایزوتوپی مدنظر نیست و بیشتر بر طبقه‌بندی عملی مبتنی بر رسوب‌گذاری یا ته‌نشینی طبیعی تمرکز دارد؛ روشی که می‌تواند کارآمد بدون نیاز به انرژی اضافی باشد. اسناد و منابع فنی آژانس بین‌المللی انرژی اتمی جزئیات روش‌های جداسازی را تشریح می‌کنند، اما روش پالیزبان نوآوری خود را در استفاده از طراحی راکتور برای رسیدن به این تفکیکِ نسبی نشان می‌دهد.

فراتر از کیفیت آب، مزایای دستگاه در حوزه‌های کشاورزی، آشامیدنی و صنعتی گسترده است. در کشاورزی، خلوص آب نیاز به کلرینه‌کردن را حذف می‌کند و مواد شیمیایی باقیمانده‌ای که می‌توانند میکروبیوم‌های خاک را آسیب بزنند کاهش می‌یابند. برای مصارف آشامیدنی، سطوح پایین آلاینده‌ها با استانداردهای سازمان جهانی بهداشت قابل مقایسه است و می‌تواند فشار بر منابع شهری آب در ایران را کاهش دهد، کشوری که گزارش‌های سازمان ملل و نهادهای بین‌المللی از مواجههٔ بیشتر جمعیت با تنش آبی خبر داده‌اند. در محیط‌های صنعتی، فاز سنگین‌تر می‌تواند برای خنک‌کاری مناسب باشد؛ کاربردی که در نیروگاه‌ها و صنایع بزرگ مرسوم است. «این آب نه تنها ایمن و باکیفیت است بلکه کاربردهای وسیعی در کشاورزی، صنایع غذایی و مصارف خانگی دارد»، پالیزبان اظهار می‌دارد و نقش آن را به عنوان جایگزینی پاک‌تر برای منابع شور یا آلوده برجسته می‌سازد.

از منظر اقتصادی، سیستم نسبت به فرآیندهای نمک‌زدایی (دِسالیناسیون) برتری‌هایی دارد و به ادعای پالیزبان نیازمند زیرساخت و انرژی کمتری است. ورودی‌های مورد نیاز شامل تأمین پیوستهٔ هیدروژن و اکسیژن — که می‌تواند از طریق الکترولیز در محل تأمین شود — و برق برای میدان‌های یونیزه‌سازی و پمپ‌ها است. پالیزبان ادعا می‌کند هزینه‌ها «به‌مراتب کمتر از انتقال آب دریایی و زیرساخت‌های سنگین نمک‌زدایی» هستند، و مقایسه‌هایی در منابع پژوهشی نشان داده‌اند که برخی روش‌های پلاسما-الکترولیز می‌توانند بازده‌های انرژی چشمگیری در تولید هیدروژن داشته باشند. لایه‌های ایمنی، شامل حسگرها، قطع‌کننده‌های اضطراری و پایش مستمر دما، فشار و یونیزه‌سازی، خطرات را کاهش می‌دهند؛ پالیزبان همچنین انجام مطالعات HAZOP و FMEA را برای مقیاس‌بندی صنعتی توصیه می‌کند ، پروتکل‌هایی استاندارد در مدیریت ریسک فرایندهای پُرخطر که نهادهای بین‌المللی مانند آژانس بین‌المللی انرژی اتمی و سازمان‌های مهندسی صنعتی مطرح می‌کنند.

در شرایطی که تقاضای جهانی آب روزبه‌روز افزایش می‌یابد و پیش‌بینی‌ها از شکاف فزاینده میان عرضه و تقاضا در سال‌های آینده حکایت دارد، اختراع «پالیزبان» نویدبخش ارائه یک راه‌حل پایدار برای بحران آب کشور است. این ابتکار اصفهانی چشم‌انداز گستردگی کاربرد آن از مزارع کشاورزی تا صنایع را ترسیم می‌کند، اما مسیر پذیرش آن هموار نیست؛ نیاز به اعتبارسنجی علمی، تأمین انرژی پاک و کسب تأییدهای قانونی، همچنان چالش‌های پیش‌رو هستند. اگر این موانع پشت سر گذاشته شوند، این دستاورد می‌تواند گازها را به «طلای مایع» حیاتی تبدیل کند و تشنگی‌ها را فرو بنشاند.