تقنيتان ثوريتان تشكلان أمل العالم في مواجهة ندرة المياه النقية

تشكل الطرق الجديدة للترشيح واستخلاص المياه من الهواء أملًا لمواجهة أزمة ندرة المياه العالمية التي تلوح في الأفق، وتشهد عملية الترشيح تحولًا ملحوظًا بفضل أغشية الجرافين الرقيقة، وهي مادة متأصلة من الكربون تم ابتكارها عام 2004 في جامعة مانشستر.

ويقول أستاذ الفيزياء بالجامعة "راهول رايندران ناير" إن الجرافين لديه القدرة على توفير كميات كبيرة من المياه النظيفة بفضل قدرته على التحلية وإزالة الملوثات، بحسب تقرير لـ"فاينانشيال تايمز"، وفي الوقت نفسه فإن التقنية المحسنة لامتصاص بخار الماء تشكل أملًا آخر لعدد من المناطق الجافة.

التحلية باستخدام الجرافين

- في أبريل/ نيسان 2017، أثبت "ناير" أن غشاء متعدد الطبقات مصنوعا من أكسيد الجرافين يمكنه ترشيح كلوريد الصوديوم في مياه البحر بطريقة أسرع وأكثر نظافة من التقنيات التقليدية.

- يقول "ناير" إن مرشح الجرافين يشبه الشبكة أو الغربال الذي لا تسمح ثقوبه الصغيرة للغاية بتمرير جزيئات الملح، وتجري الجامعة محادثات مع المصنعين المحتملين بهدف إظهار إمكانيات هذه التقنية في التطبيقات العملية.

- أثبت الباحثون نجاح التقنية الجديدة داخل المختبر لكنهم يتطلعون لتطبيقها في ظروف أكثر واقعية، ويأملون أن يصبح حلم محطات التحلية المدعمة بطبقات الجرافين حقيقة خلال السنوات الخمس القادمة.

- لكن التمسك بتقنيات تحلية المياه القائمة حاليًا ربما تعيق التطور التجاري واسع النطاق لأنظمة الجرافين على المدى القصير، لكن "ناير" يعتقد أن بالإمكان تطوير نسخة صغيرة من مرشح الجرافين للزجاجات والوحدات المنزلية خلال عامين.

- لاستكشاف الإمكانيات الممكنة، تتعاون الجامعة مع شركة "آيكون لايف سفر" الإنجليزية، والتي تصنع مرشحات مياه قادرة على إزالة الميكروبات والبكتريا والفيروسات.

- سيشكل الجرافين المرشح النهائي في منتجات "آيكون" لقدرته على استخلاص المواد الكيميائية والمذيبات والأملاح والمركبات مثل المبيدات الحشرية، بحسب الرئيس التقني للشركة "جو لوفغروف".

- تأمل "آيكون" في إثبات إمكانية إنتاج زجاجات سعة 400 مليمتر و750 مليمتر مزودة بمرشحات سهلة التنظيف على نطاق واسع، ووفقًا لـ"لوفغروف" تؤكد الدراسات الأولية أن الجرافين هو الوسيلة القادرة على إنجاح الأمر.

- ستكون لمرشحات الجرافين فائدة إضافية، هي عدم السماح لأي سائل بالمرور من شبكتها عندما ينقضي عمرها، ما يميزها عن باقي المرشحات التقليدية، التي يستحيل معرفة إن كانت لا تزال تعمل بشكل صحيح أم لا.

- خلال الأشهر القليلة المقبلة، سيتم اختبار مرشحات الجرافين المحمولة للتحقق من أنها تعمل وفعالة في مكافحة الملوثات الكيميائية مثل الكادميوم والنحاس والزرنيخ والنترات والنيترات والمبيدات الحشرية، ومن المتوقع تراوح سعرها بين 100 و150 إسترلينيا.

استخلاص المياه من الهواء

- تميل المناطق القاحلة لإنتاج المياه النظيفة عبر استخلاص جزيئات المياه من الهواء وتبريدها حتى تتحول إلى قطيرات، وتعمل هذه الطريقة فقط عندما يكون مستوى الرطوبة 60% على الأقل، كما أنها كثيفة في استخدام الطاقة.

- لمعالجة هذه المشكلة تستخدم شركة "ماجيك ووتر" المجففات (أجهزة مزودة بمواد تشبه الإسفنج) والتي تقوم بامتصاص الماء من الهواء ومن ثم تطلقه بعد تعريضها لعملية تسخين، وهي آلية قابلة لإعادة الاستخدام عدة مرات.

- تقول مؤسسة الشركة "بيت كويجي": يمكن للنموذج الأولي لهذه الآلية العمل في رطوبة تصل إلى 35% وباستخدام معدات بسيطة لتقليل الطلب على الطاقة، وبمقدور الجهاز الواحد إنتاج 10 لترات يوميًا اعتمادًا على طاقة الشمس.

- الهدف من هذه التقنية هو إنتاج مياه نظيفة مقابل سنت للتر الواحد، وهي تكلفة أرخص بكثير من المياه المعبأة في زجاجات أو تلك التي تنقيتها عبر التسخين، علاوة على كونها تجنب خطر الملوثات المعدنية.

- لكن بلوغ السعر المستهدف سيعتمد على تقليل سعر الألواح الشمسية الذي يبلغ حاليًا ألف دولار من إجمالي 1400 دولار تكلفة الجهاز سعة 20 لترًا يوميًا.