معالجة مياه الصرف الصحي بالطاقة الشمسية يمكن أن تجلب المياه النظيفة إلى الأماكن النائية

تستهلك عملية تنقية مياه الصرف الصحي ومياه البحار الكثير من الطاقة، وفقًا لبعض التقديرات، تستخدم محطات معالجة مياه الصرف الصحي ما بين 1٪ و 3٪ من إجمالي إنتاج الطاقة العالمي، وبينما يتوقع علماء المناخ فترات أطول من الجفاف حتى نهاية العام وما بعده، فمن الواضح أن العالم بحاجة إلى طرق أكثر كفاءة لتوصيل المياه النظيفة والصالحة للشرب إلى المجتمعات التي هي في أمس الحاجة إليها.

تمكن الباحثون في المركز الوطني لأبحاث الهندسة لتربية الأحياء المائية البحرية وكلية العلوم والتكنولوجيا البحرية في جامعة تشجيانغ للمحيطات في تشوشان بالصين من تطوير جهاز يعمل بالطاقة الشمسية يمكنه تحويل مياه الصرف الصحي إلى مياه نظيفة.

تقنية التبخير الشمسي CCMs-x لتلبية الاحتياجات العالمية:

ذكر الباحثون في ورقتهم المنشورة في مجلة Advanced Materials أن دراستهم ركزت بشكل أساسي على إزالة الملوثات العضوية من مياه الصرف الصحي الصناعية والمنزلية، وليس تحلية المياه فقط، أو إزالة الملح من مياه البحار مثل باقى الدراسات الأخرى.

يُستخدم جهاز التبخير الشمسي CCMs-x لتنقية المياه وتحليتها بتكلفة مخفضة وبكفاءة أكبر مقارنة بأنظمة تنقية المياه التقليدية، ويعتقد الباحثون أنه سيكون للجهاز تطبيقات عملية للمناطق الداخلية والنائية وكذلك المناطق الساحلية.قال تشو أحد الباحثين الذين عملوا في المشروع،"إن فريقه طور الجهاز لأنهم رأوا حاجة إلى نظام غير مكلف لتنقية مياه الصرف الصحي يمكن استخدامه في المجتمعات المحرومة اقتصاديًا."

حيث أنه في جميع أنحاء العالم، لا يتمتع حوالي ملياري شخص بإمكانية الحصول على المياه النظيفة، ويعاني ما يقرب من نصف سكان العالم أيضًا من ندرة المياه في جزء من كل عام على الأقل، وهذا يترك المجتمعات عرضة للأمراض التي تنقلها المياه وكذلك مشاكل ندرة المياه مثل العطش وتلف المحاصيل، ومع ذلك، فإن توفير مياه الشرب النظيفة للمجتمعات الضعيفة ليس بالأمر السهل دائمًا.

 قال تشو "إن المجتمعات المحرومة، وخاصة تلك الموجودة في الأجزاء النائية من العالم، تواجه تحديات في تحمل تكاليف صيانة محطات تحلية المياه على نطاق واسع، ويعالج البعض المياه الملوثة بتقنيات أساسية مثل التعرض لضوء الشمس لفترات طويلة أو التصفية ؛ لكن هذه الطرق لا تزيل دائمًا جميع الملوثات."

نتائج أفضل بتكلفة مخفضة:

قدم الباحثون في ورقتهم البحثية أن جهاز التبخير الشمسي CCMs-x يُمكنه إزالة أكثر من 95٪ من الملوثات في أقل من ساعة واحدة، حيث إن الجهاز ليس فقط أكثر كفاءة بشكل ملحوظ من الأجهزة التقليدية، بل إنه أيضًا أكثر أمانًا وأسهل في الاستخدام.، ويمكنه أ، يكون بديلاً عمليًا لأنظمة تنقية المياه الأكثر تعقيدًا وتكلفة.

طريقة عمل جهاز التبخير الشمسي CCMs-x:

يتم تصنيع جهاز التبخير الشمسي CCMs-x  باستخدام المواد النانوية والتي تحتوي على كل من الجزيئات العضوية والمواد غير العضوية، وجعل الباحثون أجهزتهم أكثر كفاءة من خلال وضع مواد حرارية ضوئية - تمتص طاقة الضوء وتحولها إلى حرارة - بالقرب من سطح التبخر، وتعمل الحرارة المركزة على تسريع إنتاج البخار، الذي يفصل الماء عن الشوائب بسرعة وكفاءة.

يتميز هذا الجهاز بإسفنجة متخصصة مع العديد من القنوات لتدفق المياه بكفاءة، إلى جانب مواد متقدمة مثل [ثاني أكسيد السيليكون] و [أكسيد الكوبالت] للحفاظ على سطح زلق وتحطيم الملوثات.

مزايا جهاز التبخير الشمسي CCMs-x:  

_ تركيب وتشغيل جهاز التبخير الشمسي CCMs-x  أقل تكلفة من الأنظمة التقليدية، وله مزايا أخرى أيضًا، حيث يمكن توسيع نطاقه للمناطق ذات الطلب الأعلى، والأهم من ذلك، سيكون من السهل أيضًا نقله، حيث يمكن ثني المواد وطيها، مما يجعلها أكثر عملية للتخزين والنقل إلى الأماكن النائية.
_ الجهاز متين ومقاوم للملح ومقاوم للتلوث البكتيري.
قد يستغرق الأمر مزيدًا من الوقت والبحث قبل أن يكون جهاز التبخير الشمسي CCMs-x جاهز للاستخدام العملي، لكن إمكانات التكنولوجيا واضحة.

في الختام إن أجهزة التبخر الشمسية الفعالة من حيث التكلفة لديها القدرة على استبدال أنظمة الترشيح الطويلة والمكلفة المستخدمة في معالجة مياه الصرف الصحيح هذا لا يمنح فوائد اقتصادية كبيرة فقط، بل يعالج أيضًا قضية ندرة المياه العذبة في المناطق النائية.

المصادر:
Advanced Materials (2023) ,Advanced science