علماء «كاوست» يطورون أغشية مسامية لتنقية المياه البحرية والملوثة

غشاء مركَّب الكربون عالي التدفق يحلِّي ماء البحر باستهلاك منخفض للطاقة

طوّر باحثون في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، أغشية مسامية تعمل على تنقية المياه الجوفية شديدة التلوث وتحلية مياه البحر، وهو ما تحتاجه بشدّة البلدان النّامية والبيئات الجّافة، مثل بيئة شبه الجزيرة العربية.
تعتمد عمليات تحلية المياه التقليدية على الأغشية البوليمرية (عبارة عن مواد مصنوعة من سلاسل طويلة ومتكرّرة من الجزيئات). ومع أنّ تلك الأغشية قد تحقّق نتائج جيّدة للغاية في طرد الملح من الماء، فإنها قد تعجز عن تحقيق التدفق العالي الضروري للماء العذب.
ولمواجهة هذا التحدي، طوَّر زبينج لاي، أستاذ الهندسة الكيماويّة والبيولوجية المشارك وزملاؤه في «كاوست»، أغشية من مركَّبات كربونية تحوي شبكة من ألياف كربون مُرَسَّبة على أنبوب مسامي مجوَّف من السيراميك، يعمل على رفع كفاءة ترشيح ماء البحر أكثر من أغشية حالية مشابهة.
ولفت لاي إلى أنّ هذه الأغشية، تعدّ الأولى التي يمكن استخدامها في جميع عمليات تحلية المياه الثّلاث المعتمدة على أغشية، وهي التقطير الغشائي، والتناضح العكسي، والتناضح الأمامي.
وتعمل هذه الأغشية عن طريق نبذ كل الملح، والسماح بتدفّق كميات كبيرة من الماء العذب في الوقت نفسه عبر مسامها المتناهية الصّغر، مع استهلاك قدر ضئيل من الطّاقة.
وتصل غزارة تدفّق الماء عبر هذه الأغشية إلى 20 ضعف غزارته مقارنة بالأغشية التجارية. ويوضح لاي أنّ هذه النّتائج تأتي تأثراً بالغربلة الفريدة للملح التي تجري في الأسطح الدّاخلية لهذه الأغشية، وهو ما يختلف عن الآلية التقليدية لتنقية المياه في الأغشية البوليمرية. مضيفاً أنّ التنقية تجري عن طريق غمر أحد جانبي الغشاء في ماء مالح، في حين يكون الآخر متّصلاً بالماء العذب، وبهذا تتكوَّن فجوة بين سطحين سائلين. ويستطرد قائلاً إنّ «الماء الملحي يتبخّر ويمرّ بسرعة عبر الفجوة المصنوعة من الأغشية الكربونية، من ثمّ يتكثّف على جانب الماء العذب. وبفضل التوصيل الحراري الممتاز لألياف الكربون، يمكن استعادة معظم الطّاقة، وهو ما يقلل استهلاكها بنسبة تصل لأكثر من 80 في المائة».