لصلاة الماء باستخدام سخان المياه بالطاقة الشمسية

نجح المهندسون الإيطاليون في تطوير تقنية مبتكرة وفعالة من حيث التكلفة تستخدم لتحلية مياه البحر وتحويلها إلى مياه صالحة للشرب، مع الاستفادة بشكل مباشر من حرارة الشمس.

ووفقا لتقديرات منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو)، بحلول عام 2025، لن يتمكن ما يقرب من ملياري شخص من الحصول على كمية كافية من مياه الشرب لتلبية جميع احتياجاتهم اليومية. ومن الحلول الممكنة لهذه المشكلة تحلية المياه، أي تحويل مياه البحر إلى مياه صالحة للشرب. وفي الوقت نفسه، تتطلب إزالة الملح من مياه البحر استخدام طاقة أكبر بعشرة إلى ألف مرة من الطرق العادية لتزويد مياه الشرب، أي ضخ المياه من الجداول أو الآبار.
ومع وجود هذه المشكلة على أعتابهم، تمكن فريق من المهندسين من قسم الطاقة بجامعة تورينو في إيطاليا من اختراع نموذج أولي جديد مصمم لتحلية المياه بطريقة مستدامة واقتصادية، باستخدام الطاقة الشمسية فقط وبطريقة أكثر كفاءة. . ومقارنة بالحلول السابقة، فإن التكنولوجيا المبتكرة قادرة عملياً على مضاعفة كمية المياه المنتجة ضمن كمية معينة من الطاقة الشمسية، وقد تكون أكثر فعالية في المستقبل بعد المزيد من التجارب والتطورات. وقد نُشرت نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Nature Sustainability.

مبدأ عمل هذه التكنولوجيا المبتكرة بسيط للغاية: "مستوحى من النباتات التي تنقل الماء من جذورها إلى أوراقها عن طريق الشعيرات الدموية وكذلك النتح، جهازنا العائم قادر على جمع مياه البحر بمساعدة مادة مسامية رخيصة الثمن، وبالتالي تجنب الحاجة إلى استخدامها في المضخات باهظة الثمن والمرهقة. وفي الخطوة التالية، يتم تسخين مياه البحر المجمعة بواسطة الطاقة الشمسية، مما يؤدي إلى فصل الملح عن الماء المتبخر. ويمكن تحسين العملية بشكل أكبر عن طريق إدخال أغشية بين المياه الملوثة ومياه الشرب، وذلك لمنع إعادة خلطهما، على غرار عدد من النباتات القادرة على البقاء في البيئات البحرية (على سبيل المثال، نبات المانغروف). "، شرح الباحثين الرئيسيين. في حين أن تقنيات تحلية المياه "النشيطة" العادية تتطلب استخدام مكونات ميكانيكية أو كهربائية باهظة الثمن (على سبيل المثال، المضخات أو أنظمة التحكم والمراقبة) مع توفير وظائف الفنيين المتخصصين وموظفي الصيانة الذين هم خبراء في الطريقة، فإن طريقة تحلية المياه التي يقترحها يعتمد الباحثون على عملية تحدث بشكل عفوي دون مساعدة أي معدات، وبالتالي يمكن اعتبارها تقنية "مقبولة". كل هذه الحقائق تجعل الجهاز رخيص الثمن وسهل التركيب والصيانة. وتكتسب هذه الخصائص أهمية خاصة في تلك المناطق الساحلية التي يعاني سكانها من نقص دائم في مياه الشرب ولم تحصل بعد على البنى التحتية المركزية والاستثمارات فيها.

حتى الآن، من العيوب المعروفة للتقنيات "المقبولة" ضمن طرق تحلية المياه انخفاض كفاءتها في استخدام الطاقة مقارنة بالطرق "النشيطة". وتغلب الباحثون على هذا العيب بفضل إبداعهم: "بينما ركزت الدراسات السابقة على الرغبة في تحقيق أقصى قدر من امتصاص الطاقة الشمسية، حولنا التركيز إلى إدارة أكثر كفاءة للطاقة الحرارية المجمعة من الشمس. وبهذه الطريقة، تمكنا من تحقيق قيم قياسية من حيث استغلال العمالة بما يصل إلى 20 لترًا يوميًا من مياه الشرب المنتجة لكل متر مربع من المساحة المعرضة لأشعة الشمس. ويكمن سبب هذه الزيادة في الكفاءة في إعادة تدوير الحرارة الشمسية خلال عدة عمليات تبخر متتالية، ضمن مفهوم "فعل المزيد بموارد أقل".

وبعد تطوير النموذج الأولي لأكثر من عامين واختباره عمليًا في البحر، يقول المهندسون إن هذه التكنولوجيا يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على المناطق الساحلية المعزولة التي تعاني من قلة مياه الشرب، ولكن لديها طاقة شمسية وفيرة، خاصة في البلدان النامية. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه التكنولوجيا مناسبة بشكل خاص لتوفير مياه الشرب الآمنة والاقتصادية في حالات الطوارئ، على سبيل المثال، في المناطق التي تعرضت للفيضانات أو الفيضانات أو التسونامي ثم تم عزلها لأيام أو أسابيع وانقطعت عن شبكة الكهرباء والمياه إمداد. ومن التطبيقات الأخرى التي يمكن تصورها لهذه التكنولوجيا هو البيوت الزجاجية العائمة لزراعة الأغذية، وهو خيار مثير للاهتمام بشكل خاص في المناطق المكتظة بالسكان. يبحث الباحثون الآن عن التعاون مع أطراف الصناعة لجعل النموذج الأولي الخاص بهم أكثر استدامة ومناسبًا للصناعة ومتعدد الاستخدامات.
ملخص المقال