روض نيوز
فريق من العلماء انكب على تطوير طريقة للوصول الى اكتشاف التقنية الملائمة لتحلية مياه البحر بغاية ضمان إنتاج مياه عذبة تكون أرخص بكثير من مياه الصنبور و سلاحا فعالا في مواجهة الخصاص الذي تعانيه هذه المادة الحيوية في العديد من مناطق العالم.
النسخة النهائية الملائمة لتحلية مياه البحر
و كان عمل الفريق البحثي مضنيا، و في ذات الوقت، تحديا كبيرا واجهوه، مع مرور الوقت، لابتكار عدة نماذج اولية، و كانوا في كل مرة يجدون مشاكل كانت ارادتهم العلمية اقوى من ان تحبطهم، فواصلوا البحث الى أن عثروا على تقنية يرون فيها النسخة النهائية الملائمة لتحلية مياه البحر لتصبح عذبة و قابلة للشرب.
و حسب المجلة العلمية “جول”، التي يعود لها الفضل في نشر الخبر، فالتقنية الجديدة مستوحاة من المحيط، وتعمل بالطاقة الشمسية وتمكن من تحويل مياه البحر إلى مياه للشرب بسرعة أكبر.
بالإضافة إلى ذلك، تقول المجلة المذكورة، قد تمكن فريق العلماء من حل مشاكل الانسداد التي تحدث عادة في التصاميم الأخرى بسبب الملح. ولها ميزة إضافية: “للمرة الأولى، قد تكون المياه التي تنتجها أشعة الشمس أرخص من مياه الصنبور”، كما قال العالم في معهد “ماساتشوستس للتكنولوجيا”، لينان تشانغ.
سعر الماء سيكون أرخص من ماء الصنبور
وقد تم تفصيل كيفية استخدام التقنية الجديدة في المقال الذي نشرته المجلة العلمية “جول”، والذي يوضح أن تكوين الجهاز يسمح للمياه بالدوران في دوامات، على غرار الدورة الحرارية الملحية للمحيطات. يؤدي هذا، بالإضافة إلى حرارة الشمس، إلى تبخر الماء وبقاء الملح. يمكن تكثيف بخار الماء الناتج وتجميعه كمياه نقية صالحة للشرب. لكن الملح المتبقي يستمر في الدوران عبر الجهاز، بدلاً من تراكم النظام وسده.
و يقدر الخبراء، أنه إذا تم توسيع النموذج الأولي إلى حجم حقيبة صغيرة، فيمكن أن ينتج ما بين 4 إلى 6 لترات من مياه الشرب في الساعة ويستمر عدة سنوات في التشغيل قبل الحاجة إلى قطع غيار. ولكن بالحجم والأداء الحاليين، يمكن للنظام بالفعل إنتاج مياه الشرب بمعدل أسرع وبسعر أرخص من مياه الصنبور.
ويتوقع الفريق العلمي أن يتمكن جهاز واسع النطاق من إنتاج ما يكفي من مياه الشرب لتلبية الاحتياجات اليومية لعائلة صغيرة. ويمكنها أيضًا إمداد المجتمعات الساحلية خارج الشبكة، حيث يمكن الوصول بسهولة إلى مياه البحر.
قلب التصميم الجديد عبارة عن طبقة واحدة (تسمى المرحلة) تشبه صندوقًا رفيعًا، تعلوها مادة داكنة تمتص حرارة الشمس بشكل فعال. من الداخل، ينقسم الصندوق إلى جزء علوي وجزء سفلي. يمكن أن يتدفق الماء من خلال النصف العلوي، حيث يكون السقف مبطنًا بطبقة تبخرية تستخدم حرارة الشمس لتسخين المياه وتبخيرها.
يتم بعد ذلك توجيه بخار الماء إلى النصف السفلي من الصندوق، حيث تعمل طبقة التكثيف على تبريد البخار وتحويله إلى سائل صالح للشرب خالي من الملح. وضع العلماء الباحثون الصندوق المائل داخل حاوية فارغة أكبر، وربطوا أنبوبًا من النصف العلوي للصندوق إلى أسفل الحاوية، ثم غطسوه في الماء المالح.
مع هذا الترتيب ، يمكن للمياه أن ترتفع بشكل طبيعي إلى أعلى الأنبوب وتدخل الصندوق، حيث يتسبب ميلها، مع الطاقة الحرارية للشمس، في الدوران أثناء تدفقها. تساعد الدوامات الصغيرة الماء على ملامسة طبقة التبخر العلوية مع الحفاظ على دوران الملح، بدلاً من الترسب والالتصاق.
و قام الفريق ببناء عدة نماذج أولية، بمرحلة واحدة وثلاث وعشر مراحل، واختبروا أداءها في المياه ذات الملوحة المتفاوتة، بما في ذلك مياه البحر الطبيعية والمياه الأكثر ملوحة بسبع مرات.
ومن خلال هذه الاختبارات، حسب الباحثون أنه إذا تم توسيع كل مرحلة إلى متر مربع واحد، فسيتم إنتاج ما يصل إلى 5 لترات من مياه الشرب في الساعة، وأن النظام يمكنه تحلية المياه دون تراكم الملح لعدة سنوات. ونظرًا لهذا العمر الطويل وحقيقة أن النظام سلبي تمامًا ولا يحتاج إلى كهرباء لتشغيله، يقدر الفريق أن التكلفة الإجمالية لتشغيل النظام ستكون أرخص من تكلفة إنتاج مياه الصنبور في الولايات المتحدة.
وأوضح تشونغ: “لقد أظهرنا أن هذا الجهاز قادر على تحقيق عمر طويل”. وأضاف: “هذا يفتح إمكانية تحلية المياه بالطاقة الشمسية لحل مشاكل العالم الحقيقي”.
مزيج من نموذجين أوليين
يعمل النموذج الأولي الجديد على تحسين أداء التصميم السابق، الذي أعلنه العلماء في عام 2020. وكان له مفهوم مماثل متعدد المراحل، يحتوي كل منهما على مبخر ومكثف يستخدم حرارة الشمس لفصل الملح عن الماء.
ومع ذلك، وعلى الرغم من أنه أكمل العملية بفعالية، إلا أن الملح الزائد تراكم بسرعة على شكل بلورات، مما أدى إلى انسداد النظام بعد بضعة أيام. مما يعني أنه إذا تم استخدام هذا النموذج الأولي في الحياة الواقعية، فسيتعين على المستخدم وضع مراحل جديدة بشكل متكرر، مما سيؤدي إلى زيادة التكاليف بشكل كبير.
وفي وقت لاحق، توصل نفس الفريق من العلماء إلى نموذج أولي آخر لحل مشكلة الانسداد، لكنه قام بتحلية المياه بمعدل منخفض للغاية. لذلك قرروا الجمع بين التصميمين السابقين معًا لإنتاج النسخة التي قدموها للتو، والتي تتكون من نظام متعدد المراحل من المبخرات والمكثفات، والذي تم تكوينه أيضًا لدفع دوران المياه المالحة داخل كل مرحلة. شيء يسمح بإنتاج مياه الشرب “بسرعة وبشكل موثوق لفترة طويلة.
