ماكينة صغيرة لتحلية المياه الجوفية المالحة.. باستخدام أشعة الشمس

تصميم صغير ورخيص لإنتاج مياه للشرب والري في القرى النائية

تكنولوجيا شمسية تستطيع توفير المياه للقرى العطشى

كان المهندسون الأميركيون، الذين سافروا إلى مناطق ريفية في الهند منذ عامين، يعتقدون أنهم سوف يساعدون أهالي القرى الفقراء في التخلص من الميكروبات التي تحتويها مياه الشرب؛ لكن بعد فترة قصيرة من وصولهم بدأوا يسمعون عن مشكلة أخرى هي الملح. وقالت ناتاشا رايت، باحثة دكتوراه ومن أفراد فريق معهد «ماساشوستس» للتكنولوجيا الذي قام بالرحلة عام 2013: «ظل الناس يتحدثون عن الملح الذي يوجد في المياه. وكانت المياه الجوفية، التي توجد أسفل أرض القرى، ذات مذاق مالح».
وكانت تلك الشكاوى وراء التفكير في تكنولوجيا جديدة تستطيع توفير المياه يوما ما للقرى العطشى، والمزارع التي أصابها الجفاف في مناطق أخرى من العالم. وابتكر فريق معهد «ماساشوستس» نظاما لتحلية المياه باستخدام الطاقة الشمسية بحيث يتم تحويل المياه المالحة إلى مياه آمنة خالية من الملوثات قابلة للشرب لري المحاصيل الزراعية. وفي الوقت الذي يتم استخدام فيه عدد كبير من أنظمة تحلية المياه المختلفة حول العالم، ما يتفرد به هذا النظام هو تصميمه الصغير، والرخيص نسبيا، وعمله بالطاقة الشمسية مما يجعله مناسبا للاستخدام في مناطق نائية تفتقر إلى شبكة كهربائية يعتمد عليها، أو لا يوجد بها أي شبكات كهربائية على الإطلاق بحسب ما أوضحت رايت في حديثها لـ«واشنطن بوست».
ورأت لجنة التقييم الشهر الماضي أن الماكينة تمتلك إمكانيات مثيرة للإعجاب إلى حد جعل اللجنة تمنح المخترعين جائزة «ديزال» وقيمتها 140 ألف دولار، والتي تقدم برعاية مشروع «تأمين المياه من أجل الغذاء» التابع لهيئة التنمية الدولية الأميركية، ولحكومتي كل من السويد وهولندا. وشارك نحو 68 فريق هندسة من 29 دولة في المنافسة التي استضافها مكتب الاستصلاح التابع لوزارة الداخلية في ألاماوغوردو في نيو ميكسيكو.
وقالت إيستيفا لوبيز، مسؤولة الاستصلاح في الوزارة، بعد منح فريق معهد «ماساشوستس» وشريكه في البحث «جين إريغيشين سيستمز» الجائزة الكبرى: «يعد توفير مصدر مستدام للمياه أمر مهم بالنسبة للغرب وللبلاد وللعالم». وأوضحت رايت وزملاؤها المهندسين من معمل الهندسة، والبحث العالمي التابع لمعهد «ماساتشوستس» للتكنولوجيا، أنهم أدركوا درجة وجود المياه المالحة في طبقات الأرض بشمال ووسط الهند أثناء زياراتهم الرامية إلى البحث في حلول لمشاكل تلوث المياه المنتشرة في الهند. وإضافة إلى وجود ميكروبات في المياه، هناك مشكلة ملوحة المياه الجوفية في أغلب المناطق الريفية في الهند، حيث تحتوي تلك المياه على نسبة ملوحة أقل من نسبة الملوحة الموجودة في مياه البحر، لكنها تظل تمثل سببا للمشاكل.
وفي بعض القرى التي زارها الباحثون في معهد «ماساشوستس»، كان السكان المحليون يحاولون إزالة الملوحة من المياه باستخدام وسائل ترشيح المياه، ومواد كيميائية، لكن دون جدوى. وقالت والتر: «لقد كان الناس يشكون من المذاق المالح، وكان وجود الملح يفسد أواني الطهي».
وتعتبر أنظمة التحلية التقليدية مكلفة ويحتاج تشغيلها إلى قدر كبير من الكهرباء وهو ما يجعلها غير عملية بالنسبة إلى المناطق الزراعية النائية في الهند. وعوضا عن ذلك، صمم الباحثون في معهد «ماساشوستس» للتكنولوجيا نظاما يزيل الملح من خلال عملية تسمى «التنقية الكهربائية» باستخدام مجموعة من الأقطاب الكهربائية، والطبقات، للتخلص من الملح. وأضافوا ألواحا، وبطاريات شمسية لتشغيل المضخات، وشحن الأقطاب. وكخطوة أخيرة ركبوا نظم أشعة فوق بنفسجية لقتل أي ميكروبات تظل في المياه.
النموذج النهائي صغير الحجم بحيث يمكن تركيبه في الجزء الخلفي من جرار، ويحتوي على خلايا تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. وعندما يتم تشغيل النظام بالكامل سوف يوفر احتياج قرية يتراوح عدد سكانها بين ألفين وخمسة آلاف فرد من المياه على حد قول مسؤولين في معهد «ماساشوستس» للتكنولوجيا. ورغم أن سعر النموذج كان أكبر من سعر النظام كما أوضحت رايت، يأمل الفريق أن يتمكنوا من تخفيض تكاليف وحدة لاحتياجات قرية واحدة، إلى 11 ألف دولار.
هذا النظام منخفض التكلفة مفيد بالأساس لأنه يعالج المياه التي بها درجة من الملوحة، لا مياه البحر، التي تحتوي على نسبة أكبر من الملح. مع ذلك يمكن للنموذج، الذي يتم اختباره حاليا، معالجة المياه التي تحتوي على تركيز من الملح يصل إلى 4 آلاف جزء في المليون، وهو ما يعني أنه سيكون من المتاح استخدامه في 90 في المائة من الآبار الموجودة في الهند على حد قول رايت. ويبلغ متوسط نسبة تركيز الملح في مياه البحر نحو 35 ألف في المليون.
وأوضحت رايت قائلة: «هناك أماكن لا يمكن لهذا النظام أن يعمل بها، لكن ميزته هي أن استهلاكه للطاقة يبلغ نصف استهلاك الأنظمة الأخرى». وبفضل الخلايا الشمسية «يمكن الاستغناء عن التيار الكهربائي تماما» كما أضافت.