حلول علمية لتعزيز استخدام مياه «الصرف الصحي» في الزراعة

تجري معالجة أقل من خُمسها عالمياً

يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)
يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)
TT

حلول علمية لتعزيز استخدام مياه «الصرف الصحي» في الزراعة

يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)
يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة (رويترز)

تشكل ندرة المياه مصدر قلق متزايد في مناطق مثل شمال وشرق أفريقيا، وشبه الجزيرة العربية، ومن المتوقع أن يؤدي تغير المناخ إلى تفاقم اختلالات توازن المياه، ما يؤدي إلى آثار اقتصادية واجتماعية كبيرة.

تعويض ندرة مياه الريوتقدّر الأمم المتحدة أنه بحلول 2030، لن يتمكن 1.6 مليار شخص من الحصول على مياه شرب آمنة، و2.8 مليار شخص من الوصول إلى خدمات الصرف الصحي الآمنة. ويتعرض القطاع الزراعي، الذي يستهلك 70 في المائة من مياه العالم، للخطر بشكل خاص، لكن دراسة دولية كشفت أن إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة بشكل مناسب لأغراض الري توفر حلاً واعداً يخفف بشكل كبير من ندرة مياه الري، خاصة في المناطق التي تعاني من نقص المياه.

وينتج العالم سنوياً 400 كيلومتر مكعب من مياه الصرف الصحي، مع توقعات بزيادة قدرها 50 في المائة بحلول 2050 بسبب النمو السكاني والتحضر، لكن يتم تصريف أكثر من 80 في المائة من تلك المياه دون معالجة، ما يشكل تهديداً بيئياً وصحياً كبيراً، وفق الدراسة المنشورة بعدد يونيو (حزيران)، من دورية (Nature Reviews Earth & Environment).

وكشفت الدراسة التي أجراها باحثون من الولايات المتحدة وفرنسا وإيطاليا وقبرص أنه في الوقت الحالي، تتم معالجة جزء صغير فقط (أقل من 20 في المائة) من مياه الصرف الصحي المنتجة عالمياً، وتتم إعادة استخدام جزء أصغر (2-15 في المائة) لأغراض الري.

وينبع هذا النقص في الاستخدام من المخاوف بشأن المخاطر الصحية والبيئية المحتملة المرتبطة بالمياه العادمة المعالجة بشكل غير مناسب وعدم التخلص من جميع البكتيريا والفيروسات، لكن الباحثين يؤكدون أن تقنيات المعالجة المتقدمة، إلى جانب المراقبة واللوائح القوية لجودة المياه، يمكن أن تعالج هذه المخاوف بشكل فعال.

حلول علميةوسلطت الدراسة الضوء على الحلول العلمية لتعزيز الاستخدام المستدام لمياه الصرف الصحي في الزراعة، مشيرة إلى نجاح الولايات المتحدة في معالجة وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي لتوفير إمدادات مياه مستقرة للإنتاج الزراعي، مع إمكانية انتشار هذا النموذج على نطاق واسع عالمياً.

ووفق الدراسة، تتمثل أبرز الحلول في الاستثمار في تقنيات معالجة المياه المتقدمة والمستدامة، مثل الأكسدة المتقدمة والترشيح الغشائي وتكنولوجيا النانو، لتحسين جودة المياه وكفاءتها.

وتستخدم الأكسدة المتقدمة مركبات مثل الأوزون لتفكيك الملوثات العضوية، بينما تعتمد تقنيات الترشيح الغشائي على أغشية دقيقة لفصل المواد الصلبة والسوائل. أما تقنيات النانو فتطور مواد وأدوات جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي. وحث الفريق على وضع أطر تنظيمية شاملة وضمان سلامة واستدامة أنظمة إعادة الاستخدام، وزيادة الوعي الاجتماعي لقبول مياه الصرف الصحي المعالجة.

وأكدت الدراسة أهمية الخطط الشاملة لإدارة المخاطر والمراقبة المستمرة لضمان الصحة البيئية والعامة، مع الحاجة إلى دراسات لتقييم البيئة الزراعية وجودة المياه.

يقول الدكتور محمد الحجري، رئيس وحدة الري والصرف بمركز بحوث الصحراء في مصر، إن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في الزراعة غير متاح لجميع الدول بسبب تكلفتها المرتفعة، وقد تقتصر على الدول الغنية والبلدان التي تعاني من ندرة شديدة في المياه.

وأوضح لـ«الشرق الأوسط» أن أبرز المعوقات هو القبول الاجتماعي، حيث ترتبط مياه الصرف الصحي بصور سلبية في أذهان الناس، ما يصعّب قبول إعادة استخدامها، كما يوجد خوف من عدم نجاح تقنيات المعالجة في إزالة كافة العناصر والملوثات الضارة، مشيراً إلى أن بعض الدول تحظر استخدام هذه المياه في المحاصيل الغذائية.

وأشار إلى أنه يمكن تقليل تكلفة ومراحل معالجة مياه الصرف الصحي من خلال فصل المياه الرمادية، الناتجة عن الاستحمام والاستخدامات المنزلية الأخرى بعيداً عن صرف المراحيض، وبذلك تنخفض مراحل المعالجة وتقل التكلفة، ويمكن إعادة استخدامها بسهولة في الزراعة.

ونوه بأن مصر ودولاً أخرى تستخدم مياه الصرف الصحي المعالجة لري الحدائق والمسطحات الخضراء، لكنها لا تستخدمها في المحاصيل الغذائية.



اختراع جديد... بدلة فضاء تحوّل البول مياهاً للشرب في 5 دقائق

مبتكرو البدلة يأملون أن يتم استخدامها قبل نهاية العقد ضمن برنامج «أرتميس» التابع لوكالة الفضاء الأميركية (رويترز)
مبتكرو البدلة يأملون أن يتم استخدامها قبل نهاية العقد ضمن برنامج «أرتميس» التابع لوكالة الفضاء الأميركية (رويترز)
TT

اختراع جديد... بدلة فضاء تحوّل البول مياهاً للشرب في 5 دقائق

مبتكرو البدلة يأملون أن يتم استخدامها قبل نهاية العقد ضمن برنامج «أرتميس» التابع لوكالة الفضاء الأميركية (رويترز)
مبتكرو البدلة يأملون أن يتم استخدامها قبل نهاية العقد ضمن برنامج «أرتميس» التابع لوكالة الفضاء الأميركية (رويترز)

يمكن لبدلة فضائية مستوحاة من الخيال العلمي، والتي تعيد تدوير البول إلى مياه الشرب، أن تُمكّن رواد الفضاء من أداء عمليات سير طويلة في الرحلات الاستكشافية القمرية القادمة، وفقاً لصحيفة «الغارديان».

النموذج الأولي، المصمم على غرار «البدلات الثابتة» في رواية الخيال العلمي Dune، يجمع البول وينقيه ويعيده إلى رائد الفضاء من خلال أنبوب الشرب في غضون خمس دقائق.

ويأمل مبتكرو البدلة أن يتم نشرها واستخدامها قبل نهاية العقد ضمن برنامج «أرتميس» التابع لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا)، والذي يركز على تعلم كيفية العيش والعمل لفترات طويلة في عالم آخر.

وقالت صوفيا إيتلين، الباحثة في جامعة كورنيل، والمشاركة في تصميم البدلة: «يتضمن التصميم قسطرة خارجية تعتمد على الفراغ تؤدي إلى وحدة تناضح عكسي أمامي مدمجة؛ مما يوفر إمداداً مستمراً بمياه الشرب مع آليات أمان متعددة لضمان رفاهية رواد الفضاء».

وتستعد وكالة «ناسا» لمهمة Artemis III في عام 2026، التي تهدف إلى إنزال طاقم على القطب الجنوبي للقمر، مع طموح معلن لإطلاق مهمات مأهولة إلى المريخ بحلول ثلاثينات القرن الحالي. تتم بالفعل إعادة تدوير البول والعرق بشكل روتيني في محطة الفضاء الدولية (ISS)، لكن إيتلين تقول إن هناك حاجة إلى نظام مماثل عندما يكون رواد الفضاء في رحلة استكشافية.

وتوضح إيتلين: «يتوفر لدى رواد الفضاء حالياً لتر واحد فقط من الماء في أكياس المشروبات التي يرتدونها... هذا غير كافٍ للسير في الفضاء القمري طويل الأمد المخطط له، والذي يمكن أن يستمر لمدة 10 ساعات، وحتى ما يصل إلى 24 ساعة في حالات الطوارئ».

وهناك أيضاً شكاوى طويلة الأمد حول الحل الحالي لإدارة النفايات، أو ما يسمى الملابس ذات الامتصاص الأقصى (MAG)، والتي هي في الأساس حفاضات للبالغين.

وبحسب ما ورد، فإن الملابس عرضة للتسرب، وغير مريحة وغير صحية؛ مما دفع بعض رواد الفضاء إلى الحد من تناول الطعام والشراب قبل السير في الفضاء، والبعض الآخر للشكوى من التهابات المسالك البولية (UTIs).

يتألف نظام البدلة الثابتة المقترح من كوب تجميعي من السيليكون المصبوب ليتناسب مع الأعضاء التناسلية، مع شكل وحجم مختلفين للنساء والرجال. وهذا موجود داخل ملابس داخلية مصنوعة من طبقات متعددة من القماش المرن.

يتصل الكوب المصنوع من السيليكون بمضخة تفريغ تعمل بالرطوبة ويتم تشغيلها تلقائياً بمجرد أن يبدأ رائد الفضاء في التبول. بمجرد جمع البول، يتم تحويله إلى نظام الترشيح، حيث يتم إعادة تدويره إلى الماء بكفاءة تصل إلى 87 في المائة.

يستغرق جمع وتنقية 500 مل من البول خمس دقائق فقط. أثناء النشر، يمكن إثراء المياه النقية بالشوارد وإعادتها إلى رائد الفضاء كمشروب طاقة.