في أماكن مثل سان دييغو ودبي، حيث المياه العذبة شحيحة، يلجأ البشر إلى الآلات التي تسحب الملح من مياه البحر، وتحولها إلى مياه شرب نظيفة.
هذه العملية، التي يطلق عليها تحلية المياه، تحول المياه الجوفية المالحة والمياه المالحة عموما إلى مياه صالحة للشرب منذ منتصف القرن العشرين.
ويمكن أن تصبح هذه التكنولوجيا ذات أهمية متزايدة في المستقبل القريب، لأن ارتفاع درجات الحرارة وأنماط الأمطار غير المنتظمة بسبب تغير المناخ تهدد إمدادات المياه العذبة.
تواجه المدن التي يتزايد عدد سكانها ومناخها القاحل إمكانية نفاد المياه، كما حدث في كيب تاون في أوائل عام 2018.
لكن تحلية المياه مكلفة أيضا وتتطلب طاقة كبيرة، ويعمل العديد من الباحثين على تحسين التكنولوجيا بحيث يمكنها الوصول إلى المزيد من الناس – والتصدي لتغير المناخ دون المساهمة في ذلك.
على الرغم من التحديات، من المتوقع أن تنمو صناعة تحلية المياه في جميع أنحاء العالم خلال العقود القليلة القادمة.
يقول منظور قادر، عالم البيئة بجامعة الأمم المتحدة: “يجب أن ينمو لأن المياه المحلاة شيء مستقل تماما عن المناخ وتولد كميات موثوقة جدا من المياه جيدة النوعية لاستخدامها في قطاعات مختلفة”.
اليوم، هناك أكثر من 15000 محطة لتحلية المياه تضخ حوالي 95 مليون متر مكعب من المياه المحلاة في اليوم، كما يقول قادر.
ويتم إنتاج حوالي نصف هذه المياه في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا، وهي مناطق بها خط ساحلي وافر، وموارد المياه العذبة الدنيا وسهولة الوصول إلى طاقة الوقود الأحفوري الرخيصة.
الانتعاش
بدأت تقنية تحلية المياه مع فرضية بسيطة من الماء المغلي، فقد تم إنشاء أول محطة لتحلية المياه، التي بنيت في إنجلترا في عام 1945، بالماء الساخن، لذلك تبخرت كبخار، تاركة الأملاح، ثم تبرد وتتكثف كمياه عذبة.
سيطرت مقاربة الحرارة والتبخر هذه على التحلية المبكرة، ولا تزال شائعة في النباتات القديمة، خاصة في جميع أنحاء الشرق الأوسط.
لكن تحلية المياه الحرارية كثيفة الاستخدام للطاقة، وبالتالي قد تكون باهظة الثمن، وهذا يتوقف على تكلفة إمدادات الطاقة.
في الستينيات، بدأت تقنية جديدة تسمى التناضح العكسي (RO) تجتاح عالم تحلية المياه.
يعمل RO بالضغط على المياه المالحة تحت ضغط عالٍ من خلال سلسلة من أغشية البوليمرات الدقيقة التي تسمح لجزيئات الماء بالمرور مع أملاح ومعادن أكبر.
يقول بيتريز مايور، الباحث في المعهد الدولي لتحليل النظم التطبيقية في لاكسنبورغ، النمسا، إنه بعد إنشاء أول محطة RO في الكويت ، انتشرت التكنولوجيا بسرعة وتسيطر الآن على نحو 70 في المائة من السوق العالمية.
سيطرت RO على مدى عقود – ومن المرجح أن تستمر في ذلك لعقود قادمة، ويبحث الباحثون باستمرار لجعل هذه التقنية أرخص وأكثر كفاءة وأقل تبذيرا.
لمياه المحلاة، في المتوسط ، أغلى مرتين إلى ثلاث مرات من مصادر المياه التقليدية،وأكبر نفقات تحلية المياه هي الطاقة المستخدمة لمواصلة العمل.
لكن عندما يتعلق الأمر بالطاقة، هناك حد مادي لمدى فعالية هذه التقنيات، كما يقول جون لينهارد، مهندس ميكانيكي درس تنقية المياه وتحلية المياه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لمدة 30 عاما.
مقالات شبيهة:
تحلية مياه البحر ..أفضل خيار لمنطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا
هل يستطيع العالم العربي حل مشكلة ندرة المياه؟
هذا لا يمنع الباحثين مثل لينهارد من محاولة معرفة كيفية تخفيض تكاليف الطاقة بشكل أكبر،فعلى سبيل المثال، أجرت مجموعة لينهارد الكثير من الأبحاث حول فائدة تحلية المياه على دفعات، بدلا من تشغيل المصنع باستمرار، لتوفير الطاقة. يبحث بعض الباحثين في أساليب فريدة تماما، مثل استخدام المذيبات السائلة لفصل الماء والأملاح بأقل قدر ممكن من الطاقة.
تحول علماء آخرون إلى الطاقة المتجددة كوسيلة للحد من انبعاثات غازات الدفيئة لتحلية المياه وربما خفض التكاليف.
بدأت محطات النموذج الأولي الصغيرة تعمل بالطاقة الكهروضوئية، وتعمل دبي حاليا على مشروع لتشغيل جميع تحلية المياه بالطاقة الشمسية بحلول عام 2030.
ويختبر علماء آخرون الطاقة الشمسية وعملية التحلية الحرارية القديمة، مستخدمين طاقة الشمس لتسخين وتبخر الماء. لكن أيا من هذه الأساليب غير جاهز للتنفيذ على نطاق واسع.
سيتعين على صناعة تحلية المياه المتنامية أن تتعامل مع كميات متزايدة من المياه العادمة فائقة التركيز.
ويقدر منظور قادر إنتاج 142 مليون متر مكعب من المياه المالحة يوميا من خلال جهود تحلية المياه العالمية، أي حوالي 50 بالمائة أكثر من كمية المياه العذبة المنتجة يوميا.
يتم تصريف معظم المحاليل الملحية في البحر، وإذا لم يتم القيام بذلك على نحو مسؤول، فقد يهدد الحياة البحرية التي تتلامس مع المياه المالحة الفائقة وأي مواد كيميائية متبقية من عملية تحلية المياه.
في حين أن الصناعة لديها طرق للتعامل مع النفايات، يحذر قادر من تنامي المشكلة مع استمرار الصناعة في التوسع.
وحتى مع هذه التحسينات الممكنة، لا تزال تحلية المياه اليوم باهظة التكاليف بالنسبة لبعض البلدان، كما يقول قادر.
بناء محطة لتحلية المياه يمكن أن يكلف مليارات الدولارات وتستغرق عدة سنوات، ورغم وجود أبحاث تهدف إلى جعل العملية أكثر سهولة، إلا أن القدرة على تحمل التكاليف لا تزال عاملا مقيدًا.
يقول لينهارد: “من الصعب جدا الوصول إلى الأسعار التي يمكن للأشخاص الذين يعيشون على دولارين في اليوم تحملها، ويجب العمل على هذا الجانب وأخذه في الاعتبار.
بما أن الكوكب يواجه مستقبلا غير مؤكد للمياه، فإن تحلية المياه ستستمر في ضخ المياه العذبة إلى المدن المتعطشة.
يبقى أن نرى ما إذا كان ذلك ممكنا مع التحول إلى الطاقة المتجددة والوصول إلى مناطق العالم التي هي في أمس الحاجة إليها.
