ابتكار جهاز يعمل بالطاقة الشمسية وينتج مياه نظيفة دون الحاجة لأشعة الشمس

طور علماء بريطانيون  نظامًا جديدًا يعمل بـ الطاقة الشمسية لتحويل المياه المالحة إلى مياه شرب عذبة، والتي يقولون إنها يمكن أن تساعد في تقليل مخاطر الأمراض المنقولة بالمياه مثل الكوليرا.

ومن خلال الاختبارات التي أجريت في المجتمعات الريفية، أظهروا أن هذه العملية أرخص بنسبة تزيد عن 20% من الطرق التقليدية ويمكن نشرها في المواقع الريفية حول العالم.

بناءً على العمليات الحالية التي تحول المياه الجوفية المالحة إلى مياه عذبة، أنشأ الباحثون من جامعة كينجز كوليدج لندن، بالتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومعهد هيلمهولتز لأنظمة الطاقة المتجددة، نظامًا جديدًا ينتج مستويات ثابتة من المياه باستخدام الطاقة الشمسية، وأبلغوا عن ذلك في تقرير ورقة نشرت مؤخرا في طبيعة المياه.

وهو يعمل من خلال عملية تسمى التحليل الكهربائي الذي يفصل الملح باستخدام مجموعة من الأغشية المتخصصة التي توجه أيونات الملح إلى تيار من الماء الملحي، مما يترك المياه عذبة وصالحة للشرب، ومن خلال ضبط الجهد الكهربي ومعدل تدفق المياه المالحة عبر النظام بمرونة، طور الباحثون نظامًا يتكيف مع أشعة الشمس المتغيرة دون المساس بكمية مياه الشرب العذبة المنتجة.

باستخدام البيانات التي تم جمعها لأول مرة في قرية تشيليرو بالقرب من حيدر أباد في الهند، ثم إعادة إنشاء هذه الظروف للقرية في نيو مكسيكو، نجح الفريق في تحويل ما يصل إلى 10 أمتار مكعبة، أو عدة أحواض استحمام تساوي مياه الشرب العذبة، وكان هذا كافياً لـ 3000 شخص يومياً مع استمرار العملية بغض النظر عن الطاقة الشمسية المتغيرة الناجمة عن التغطية السحابية والأمطار.

يعتقد الدكتور وي هي من قسم الهندسة في كينجز كوليدج لندن أن التكنولوجيا الجديدة يمكن أن تحقق فوائد هائلة للمجتمعات الريفية، ليس فقط زيادة إمدادات مياه الشرب ولكن أيضًا تحقيق فوائد صحية.

وقال: "من خلال تقديم بديل رخيص وصديق للبيئة يمكن تشغيله خارج الشبكة، تمكن تقنيتنا المجتمعات من الاستفادة من مصادر المياه البديلة، مثل طبقات المياه الجوفية العميقة أو المياه المالحة لمعالجة ندرة المياه والتلوث في إمدادات المياه التقليدية".

وتابع: "يمكن لهذه التكنولوجيا توسيع مصادر المياه المتاحة للمجتمعات إلى ما هو أبعد من المصادر التقليدية، ومن خلال توفير المياه من مصادر مالحة غير ملوثة، قد تساعد في مكافحة ندرة المياه أو حالات الطوارئ غير المتوقعة عندما تنقطع إمدادات المياه التقليدية، على سبيل المثال مثل تفشي الكوليرا مؤخرًا في زامبيا".

ومن بين سكان الريف في العالم، يواجه 1.6 مليار شخص ندرة المياه، ويعتمد الكثير منهم على احتياطيات مجهدة من المياه الجوفية الموجودة تحت سطح الأرض.

ومع ذلك، فإن 56% من المياه الجوفية في جميع أنحاء العالم مالحة وغير صالحة للاستهلاك. وتنتشر هذه المشكلة بشكل خاص في الهند، حيث تحتوي 60% من أراضيها على مياه مالحة غير صالحة للشرب. وبالتالي، هناك حاجة ملحة لطرق تحلية فعالة لإنتاج مياه الشرب العذبة بتكلفة رخيصة وعلى نطاق واسع.

جلب المياه النظيفة إلى العالم

  بعد خمس سنوات من الجفاف، تحصل المنطقة الكينية أخيرًا على مياه نظيفة بفضل محطة المياه المالحة التي تعمل بالطاقة الشمسية، حيث اعتمدت تكنولوجيا تحلية المياه التقليدية إما على بطاريات باهظة الثمن في أنظمة خارج الشبكة أو على نظام شبكي لتوفير الطاقة اللازمة لإزالة الملح من الماء. ولكن في المناطق الريفية في البلدان النامية، قد تكون البنية التحتية للشبكات غير جديرة بالثقة وتعتمد إلى حد كبير على الوقود الأحفوري.

إن إنشاء تكنولوجيا تحلية مياه منخفضة التكلفة "شبيهة بالبطارية" يزيل الاعتماد على تكنولوجيا البطاريات لاستخدام الطاقة الشمسية المتقطعة في التطبيقات خارج الشبكة، مما يتيح للمجتمعات الريفية القدرة على تحمل التكاليف في البلدان النامية مثل الهند.

"من خلال إزالة الحاجة إلى نظام الشبكة بالكامل وخفض الاعتماد على تكنولوجيا البطاريات بنسبة 92%، يمكن لنظامنا توفير وصول موثوق به إلى مياه الشرب الآمنة، وخالية تمامًا من الانبعاثات، في الموقع، وبخصم يصل إلى 22% تقريبًا للأشخاص الذين وقال: "إنها بحاجة إليها مقارنة بالطرق التقليدية".

ويمكن أيضًا استخدام النظام خارج المناطق النامية، لا سيما في الزراعة حيث يؤدي تغير المناخ إلى احتياطيات غير مستقرة من المياه العذبة لأغراض الري.

ويخطط الفريق لزيادة توافر التكنولوجيا في جميع أنحاء الهند من خلال التعاون مع الشركاء المحليين. علاوة على ذلك، يخطط فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أيضًا لإنشاء شركة ناشئة لتسويق هذه التكنولوجيا وتمويلها.

في حين أن الولايات المتحدة والمملكة المتحدة تتمتعان بشبكات أكثر استقرارا وتنوعا من معظم البلدان، إلا أنهما لا تزالان تعتمدان على الوقود الأحفوري، ومن خلال إزالة الوقود الأحفوري من معادلة القطاعات المتعطشة للطاقة مثل الزراعة، يمكننا المساعدة في تسريع التحول إلى صافي الصفر.

وأكد الدكتور وي هي:"الخطوة التالية بالنسبة لنا هي تطبيق هذه التكنولوجيا منخفضة التكلفة على قطاعات أخرى، بما في ذلك معالجة مياه الصرف الصحي، وإنتاج القلوية لجعل المحيطات أكثر قلوية لمساعدتها على امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. ومن خلال اتباع هذا النهج، لا يمكننا إزالة الكربون من الزراعة فحسب، بل يمكننا أيضًا تحقيق فوائد بيئية ومناخية أوسع نطاقًا".