توصل باحثون من جامعة روتشستر الأمريكية إلى تقنية مبتكرة لتحلية مياه البحر تعتمد على الطاقة الشمسية، قادرة على إنتاج مياه عذبة دون توليد المحلول الملحي السام الذي يمثل أحد أكبر التحديات البيئية لمحطات التحلية التقليدية.
تجاوز عيوب التحلية التقليدية
تعتمد تقنيات التحلية الحالية، مثل التناضح العكسي والتقطير الحراري، على استهلاك كميات كبيرة من الطاقة والمواد الكيميائية، كما تنتج مخلفات ملحية عالية التركيز تُعاد غالباً إلى البحار، ما يهدد النظم البيئية البحرية عبر رفع مستويات الملوحة وتقليل الأكسجين في المياه. أما النظام الجديد، فيعتمد على ألواح معدنية سوداء معالجة بأشعة ليزر فائقة السرعة، ما يمنحها قدرة استثنائية على امتصاص ضوء الشمس وجذب المياه. وعند مرور طبقة رقيقة من مياه البحر فوق السطح، يتم تسخينها وتبخيرها بكفاءة عالية لإنتاج مياه عذبة.
حل مشكلة تراكم الأملاح
واجه الباحثون تحدياً رئيسياً يتمثل في تراكم الأملاح والمعادن على أسطح التحلية، وهي مشكلة تؤدي عادة إلى انسداد الأنظمة وانخفاض كفاءتها. للتغلب على ذلك، صمم الفريق أخاديد مجهرية تدفع الأملاح بعيداً عن منطقة التبخير. كما استغل الباحثون ظاهرة فيزيائية معروفة باسم "تأثير حلقة القهوة". وقال كبير العلماء في مختبر طاقة الليزر والباحث الرئيسي للدراسة، تشونلي غو: "إذا سقطت القهوة على سطح ما، فإن الماء يتبخر وتبقى حلقة من جزيئات القهوة عند الحافة الخارجية. نحن نستخدم المبدأ نفسه لنقل الأملاح إلى المنطقة غير النشطة". وأظهرت الاختبارات باستخدام مياه من المحيطات الهادئ والأطلسي والهندي أن النظام يواصل إنتاج المياه العذبة مع نقل الأملاح تلقائياً بعيداً عن منطقة التشغيل.
من النفايات إلى مورد اقتصادي
من أبرز مزايا التقنية أنها لا تنتج محاليل ملحية سائلة، بل تستعيد الأملاح والمعادن في صورة صلبة يمكن إعادة استخدامها. كما نجح الباحثون في دراسة موازية في استخراج نحو 50% من عنصر الليثيوم الموجود في عينات مائية مالحة، وهو معدن أساسي في بطاريات السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية. وأوضح غوو أن "استخراج الليثيوم من باطن الأرض مكلف بيئياً وطاقياً، لذلك قد يشكل استخلاصه مباشرة من المياه المالحة مساراً مهماً في المستقبل". ويرى الباحثون أن توسيع نطاق هذه التقنية مستقبلاً قد يساهم في مواجهة أزمة المياه العالمية، مع توفير مصدر مستدام لمعادن استراتيجية عالية القيمة.
