تقنية ثورية تنقي المياه وتولّد الطاقة في آن

سيول - تعد عملية تنقية الموارد المائية المختلفة ، مثل المطر ومياه البحر والمياه الجوفية ومياه الأنهار والصرف الصحي وتحويلها الى مياه صالحة للشرب أو صالحة للاستعمال عملية عالية الاسهلاك الطاقي، ولكن ماذا لو تم توليد الكهرباء أثناء عملية تنقية المياه؟

وطور باحثون كوريون غشاءًا متعدد الوظائف يمكنه في نفس الوقت توليد الكهرباء أثناء تنقية المياه العادمة وتحويلها إلى مياه الشرب ما سيتيح استخداما فعالا لموارد المياه الملوثة من خلال توليد الطاقة المتجددة على المدى البعيد.

وكان فريق الباحثين، الذي يقوده الدكتور جي سو جانغ من مركز أبحاث المواد الإلكترونية بالمعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا) والبروفيسور تاي جوانغ يون من قسم علوم وهندسة المواد بجامعة ميونغ جي (Myongj)، قد ابتكر تصميما يجعل تيار المياه ثنائي الاتجاه يمر على غشاء متعدد الوظائف لتوليد الطاقة الكهربائية وتنقية المياه في الوقت نفسه، وقد نشرت تفاصيل الابتكار في دورية "أدفانسيد ماتيرياليز".

وتمكن الباحثون من وضع النموذج الأولي لجهاز متعدد الوظائف قادر على توفير المياه النقية والكهرباء بنجاح، حسب ما نقله تقرير جريدة "لوموند" (Le monde) الفرنسية نهاية مارس/آذار الماضي.

الجهاز عبارة عن غشاء متعدد الوظائف أطلق عليه اسم "إيه بي إم" (EPM) اختصارا لعبارة "غشاء توليد الكهرباء وتنقية المياه، ويمكنه توليد الكهرباء بشكل مستمر في أثناء عملية تنقية المياه وتحويلها إلى مياه صالحة للشرب، سواء كانت مياه الأمطار والأنهار أو مياه الصرف الصحي أو المياه الجوفية.

ويتكون الجهاز من غشاء به مسامات تصفي الماء في القاع، موصل بمولد كهربائي في الأعلى.

 وتم تصميم الغشاء لتنقية المياه من خلال التحكم في اتجاه تدفقها. عندما تمر المياه الملوثة عبر الغشاء المبتكر تتم تنقيتها في الاتجاه العمودي، بينما يتم توليد الكهرباء في الوقت نفسه في الاتجاه الأفقي بواسطة حركة الأيونات.

يتميز الغشاء بقدرته على ضمان تصفية عالية الدقة، وإزالة اللدائن الدقيقة وجزيئات المعادن الثقيلة في مياه الصرف الصحي، حيث يمكنه تصفية أكثر من 90% من الملوثات ذات الأحجام الأقل من 10 نانومترات، وفي المقابل توليد الكهرباء لأكثر من 3 ساعات باستخدام 10 ميكرولترات فقط من الماء.

ونظرًا لأنه يمكن تصنيع الغشاء باستخدام عملية طباعة بسيطة دون قيود على الحجم ، فإنه يتمتع بإمكانية عالية ليتم تسويقه نظرًا لانخفاض تكاليف التصنيع ووقت المعالجة .

ويعتبر هذا الابتكار مهما في حل مشكلة ندرة المياه بفضل خصائصه، ففي الوقت الذي تعجز فيه التقنيات التقليدية لتنقية المياه عن تقديم حل لمشكلة الطاقة، فإن هذا الابتكار يقدم أداء عاليا في توليد الكهرباء وتنقية مختلف موارد المياه، ويمثل نموذجا فعالا يمكن استخدامه كنهج من الجيل التالي لتوليد الطاقة المتجددة، ومن ثم الاستخدام الفعال لموارد المياه الملوثة. وهذا بالإضافة إلى انخفاض تكاليف التصنيع ووقت المعالجة، مما يعني إمكانية تسويقه بسهولة.

ويقول الدكتور جي سو جانغ، حسب ما جاء في البيان الصحفي الذي نشر في الموقع الرسمي للمعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (KIST)، إن "هذه التقنية الجديدة يمكنها حل مشكلة نقص المياه وإنتاج طاقة صديقة للبيئة في الوقت نفسه. بالإضافة إلى ذلك، هناك تطبيقات محتملة كبيرة لهذه التقنية في نظام إدارة جودة المياه ونظام الطاقة في حالات الطوارئ".