حل مستقبلي لمشكلة ندرة الماء على الأرض
شريحة إلكترونية تحلّي مياه البحر
تستخدم معظم البلدان المحرومة من مصادر المياه العذبة تحلية مياه البحر لتوفير مياه الشرب للسكان، وهي طرق مكلفة ويثار كثير من الجدل حول ضررها البيئي. لكن علماء من جامعة تكساس الأميركية وجامعة ماربورغ الألمانية طوروا شريحة إلكترونية صغيرة، تستخدم الأملاح في مياه البحر في تحلية هذه المياه.
شريحة إلكترونية
تحدث العلماء من جامعة فيلبس في ماربورغ جنوب ألمانيا عن شريحة الكترونية، لا يزيد حجمها عن ضفر الابهام، قادرة على تحويل مياه البحر إلى مياه شرب، في حل يوفر المياه العذبة لملايين المقيمين على السواحل الصحراوية في كافة أرجاء العالم.
كما يمكن أن يوفر مكانًا اكبر على البواخر، من طريق التخلص من خزانات المياه الكبيرة، والحياة للتائهين في البحر. وتشير احصائيات الأمم المتحدة إلى أن أكثر من مليار انسان محروم من منابع المياه العذبة على المستوى العالمي، يموت منهم 4 ملايين سنويًا بسبب قلة مياه الشرب أو بسبب تناول مياه ملوثة.
وهناك 300 مليون انسان تتعلق حياتهم اليومية، وقدرتهم على الاستمرار، بطرق تحلية مياه البحر. والمشكلة أن هذه المناطق المحرومة من مياه الشرب تشهد انفجارًا سكانيًا أكثر من غيرها، ما يعرض البشر هناك لكوارث إنسانية.
تطرد ربع الأملاح
تشكل البحار والمحيطات 97% من مصادر المياه على الأرض، ما يعني توافر المياه بكميات كافية لكل البشر، لو توافرت طرق رخيصة وبسيطة وعملية لتحلية المياه المالحة.
والمعروف أن بعض هذه الطرق جيدة من ناحية توفير كمية مياه الشرب اللازمة، إلا أنها عمومًا مكلفة، ويربطها العلماء بظاهرة الاحتباس الحراري أيضًا. ولهذا السبب، يعكف علماء من كل العالم على الأبحاث البيئية المتعلقة بتحلية مياه البحار منذ عقود، ويبدو أن الشريحة الإلكترونية الصغيرة ستوفر الحل.
وأوضح البروفيسور اولريش تالاريك، المختص في الكيمياء من جامعة فيليبس، أن شريحة الكترونية صغيرة واحدة قادرة على تخليص مياه البحر من 25% من أملاحها. وهذا يعني أن تمرير مياه البحر عبر أربع شرائح سيخلص هذه المياه من معظم الأملاح المسببة لأعراض شرب مياه البحر، التي تبدأ بالاسهال وتنتهي بتجمع المياه تحت جلد الإنسان. ثم أن الشريحة لا تحتاج إلى طاقة كهربائية كبيرة، ومن الممكن تشغيلها بوحدات كبيرة، أو بوحدات صغيرة تعمل ببطارية.
التجميع الأيوني
تحتوي مياه البحر على جزيئات أملاح مشحونة بشحنة موجبة، وهي ايونات الصوديوم، وجزئيات أخرى تحمل شحنة سالبة، وهي الكلوريد. تسيل مياه البحر عبر الشريحة في قنوات صغيرة جدًا ومتفرعة، ركب عليها تالاريك وزملاؤه قطبًا كهربائية تجري بكهربائيته تحويل جزء صغير من أيونات الكلوريد إلى كلور.
تخلق هذه العملية فراغًا صغيرًا خاليًا من الايونات، فتتجمع الأملاح حول القطب الكهربائي، في حين تسيل المياه الخالية من الأملاح المتأينة عبر الأقنية الصغيرة إلى الخارج بشكل مياه شرب. لا تحتاج طريقة تحلية المياه بواسطة الشريحة الإلكترونية إلى مكان كبير، كما أن عملية تشغيلها بسيطة، وكذلك رعايتها وادامتها، بحسب تصريح تالاريك.
ميزات أخرى
تستخدم الطرق التقليدية في الفصل الكهربائي لمياه البحر عادة غشاء صغيرًا ورقيقًا، تفشل جزيئات الأملاح في عبوره. وهكذا يمكن الفصل بين السائل الغليظ من مياه الملح المركز عن بقية المياه العذبة التي تخترق الغشاء.
لكن هذه الإغشية غالية الثمن، ويجب تغييرها بين فترة وأخرى. كما تهدد بتحولها إلى مكان لتجمع البكتيريا مع مرور الوقت. لكن طريقة الشريحة الإلكترونية الجديدة لا تحتاج إلى غشاء وهذا يميزها عن الطرق التقليدية.
ويؤكد تالاريك أن طريقة الشريحة الإلكترونية لا تتطلب معاملة المياه المحلاة بعد الترشيح بهدف تخليصها من الشوائب. وليس من الضروري معاملة هذه المياه بالكلور، أو بمواد التعقيم الأخرى، لأن الشوائب المختلفة تخرج مع أملاح مياه البحر التي تم فصلها عن مياه الشرب.
تحذير بيئي
حذر صندوق البيئة الدولي في تقريره الأخير من حلقة مفرغة في دورة حياة الماء، تنجم عن تحلية مياه البحار، وتنعكس سلبًا على البيئة ونسبة الماء العذب على كوكب الأرض. وألقت المنظمة البيئية العالمية باللائمة على التقنيات التقليدية المستخدمة في تحلية الماء المالح، التي تنتشر في أكثر من 10 آلاف منشأة على المستوى العالمي، وما زالت تلحق أضرارًا كبيرة في البيئة رغم تحسن طرقها في السنوات الأخيرة.
وجاء في التقرير أن الطاقة المستخدمة في إنتاج الماء العذب ما زالت مرتفعة جدًا، كما أن الغازات المنطلقة عن العملية، وخصوصًا غاز ثاني أوكسيد الكربون، تلحق أكبر الضرر بطبقة الأوزون وبطبقات الجليد في قطبي الأرض.
ويؤدي الاستخدام المفرط للطاقة في تحلية مياه البحر، وتساعدها في ذلك الغازات الضارة بالبيئة، إلى تفاقم ظاهرة ارتفاع سخونة الأرض وبالتالي إلى ذوبان الجليد في القطبين، واختلاطه مجددًا بمياه البحر والمحيطات.
ندرة الماء العذب
انخفضت الطاقة المستخدمة في محطات تحلية المياه، بالنظر إلى تطور تقنيات الترشيح والتبخير، من 700 كيلواواط/ساعة لكل متر مكعب إلى 100 كيلو واط (ساعة)، إلا أن الرقم ما زال مرتفعًا. وتضاعف حجم المياه العذبة المكتسبة بواسطة محطات التحلية، على المستوى العالمي، من 18 مليون متر مكعب في العام 1993 إلى 25 مليونًا في العام 2004.
ويتوقع أن تنخفض كلفة تحلية مياه البحر بنسبة 50% في العام 2025، إلا أن التوجه نحو تشغيل المحطات على مصادر الطاقة البديلة لا يجري بنفس السرعة. كما لا يشكل الماء العذب، المتشكل من المحطات العاملة بيئيًا، سوى 0,02% من مجموع المياه التي تتم تحليتها في العالم.
تُتاح هذه الصورة أيضا في: العربية
