تقنية شمسية جديدة تُحوِّل مياه البحر إلى مياه عذبة دون محلول ملحي

تواجه دول عديدة تتصدرها منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا ضغوطاً متزايدة على مصادرها من المياه العذبة، وتلجأ إلى محطات التحلية كحل رئيسي. غير أن هذه المحطات تُنتج في الغالب كميات ضخمة من المحلول الملحي المركَّز الذي يُلقى في البحار والمحيطات مُهدِّداً التوازن البيئي. الآن، يقدّم علماء من جامعة روتشستر الأمريكية نظام تحلية جذرياً مختلفاً.

يعتمد النظام الجديد على ألواح معدنية سوداء عولجت بليزر الفيمتو ثانية، وهو ليزر نابض يُعدَّل السطح بدقة نانومترية، مما يمنحه مستوى استثنائياً من امتصاص الإشعاع الشمسي. حين تُسخَّن هذه الألواح بالطاقة الشمسية، تتبخر المياه المالحة وتُعاد تكثيفها كمياه عذبة، بينما تُرحَّل الأملاح نحو حواف الألواح بدلاً من تراكمها على سطح التبخر، مستغلةً ما يُسمى بظاهرة حلقة القهوة.

ما يجعل هذا النظام متميزاً هو آليتان متكاملتان: الأولى هي التنظيف الذاتي، إذ يتدفق الماء عبر نقاط استراتيجية في اللوح لتنظيف السطح الفعّال من أي رواسب مما يُطيل عمره الافتراضي. والثانية أن الأملاح المُستخلصة تُجمَّع بحالتها الصلبة، لا كمحلول ملحي سائل، مما يُلغي بشكل شبه كامل مشكلة التصريف البحري الضارة.

أكثر من ذلك، يمتد النظام إلى استخلاص معادن ثمينة. فبإضافة جسيمات نانوية من تيتانات الهيدروجين إلى الألواح، يُصبح بإمكان النظام استهداف الليثيوم الذائب في المياه وفصله بصورة انتقائية. وقد أثبتت التجارب قدرة النظام على استخلاص نحو 50% من الليثيوم المذاب في عينات من بحيرة Great Salt Lake. وبالنظر إلى أن الليثيوم يُعدّ عنصراً استراتيجياً في صناعة بطاريات المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة، فإن هذه القدرة تُحوّل عملية التحلية من مجرد تكلفة إلى عملية قابلة للربحية.

تبقى التقنية في مرحلتها التجريبية المبكرة، وقد أُثبتت فاعليتها على مقاييس صغيرة في المختبر. ويُشير الباحثون إلى أن التصميم قابل للتوسع من حيث المبدأ، غير أن الطريق إلى محطات تحلية تعتمد هذه التقنية على نطاق تجاري لا يزال يتطلب سنوات من التطوير.

في السياق الإقليمي، تُمثّل أزمة المياه أحد أشد التحديات وطأةً على دول عديدة في المنطقة العربية. ولذا فإن أي تقنية تعد بتقليص التكاليف البيئية لعمليات التحلية أو توليد عائد من المعادن المستخرجة تستحق متابعة دقيقة. وإن نجحت تقنية جامعة روتشستر في التحوّل من المختبر إلى الميدان، فقد تُعيد رسم معادلة الأمن المائي في مناطق تُعاني شحّاً تاريخياً.