تنقية المياه بالطاقة الشمسية.. أداة جديدة تضع حلولاً لأزمة العجز المائي
تمكّن فريق من الباحثين الأميركيين من تنقية المياه بالطاقة الشمسية عبر تطوير تقنية تُسمى “الفصل الكهربائي الكيميائي” بما يساعد على معالجة المياه وتنقيتها من الشوائب وهو ما قد يُسهم في تعزيز الأمن المائي للدول.
تنقية المياه بالطاقة الشمسية
وبقيادة الاستثمارات الضخمة التي تُضخ في تطبيقات الطاقة الشمسية تشهد صناعة الطاقة النظيفة تمويلات تقترب من تريليونات الدولارات خلال العام الجاري 2023 وفق تقديرات وكالة الطاقة الدولية.
وضمن هذه الجهود أصبح استعمال الكيمياء الكهربائية لفصل الجسيمات المختلفة داخل محلول ما يعرف (بتقنية الفصل الكيميائي الكهربائي) استراتيجية طاقة فاعلة بالنسبة للبيئة والمياه لدورها في تنقية المياه بالطاقة الشمسية حسبما أورد موقع معهد بيكمان للعلوم المتقدمة والتكنولوجيا وهو وحدة تابعة لجامعة إلينوي في أوربانا-تشامبين المخصصة للبحث متعدد التخصصات.
تقنية الفصل الكيميائي الكهربائي
وبينما تستعمل تقنية الفصل الكيميائي الكهربائي معدلات كهرباء أقل من الطرق المشابهة تُستمَد الطاقة الكهربائية بوجه عام من مصادر غير متجددة مثل الوقود الأحفوري.
وقد أثبت علماء الكيمياء في جامعة إلينوي البحثية في إربانا-شامبين أن عملية معالجة المياه يمكن تشغيلها جزئياً وربما حصرياً عبر مصادر الطاقة المتجددة.
وعبر مادة شبه موصلة تعمل تقنية تنقية المياه بالطاقة الشمسية التي كشفها العلماء على دمج الطاقة الشمسية في عملية الفصل الكيميائي الكهربائي التي تعمل عبر تفاعلات الأكسدة والاختزال “ريدوكس” التي تعالج الشحنات الكهربائية لفصلها عن محلول مثل المياه.
فصل الزرنيخ وإزالته
وعبر استعمال هذا النظام نجح الباحثون في فصل الزرنيخ المُخفف وإزالته عن مياه الصرف وهو أحد مشتقات الزرنيخ وهو مكون رئيس في المخلفات الناتجة عن صناعات الصلب والتعدين.
ويمثّل هذا العمل مفهوماً تصورياً لجدوى التطبيق العلمي لمثل تلك الأنظمة واستعمالها في معالجة مياه الصرف الصحي والحماية البيئية.
وقال الباحث الأستاذ المساعد للهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية في معهد بيكمان للعلوم المتقدمة والتكنولوجيا شياو سو: “الطاقة الكهربائية العالمية تُستمَد في معظمها من المصادر غير المتجددة القائمة على الوقود الأحفوري ما يثير علامات استفهام كبيرة حول استدامة العمليات الكهربائية طويلة المدى من بينها عمليات الفصل”.
وأوضح سو: “إن دمج الطاقة الشمسية يُسهم في تطوير استدامة عمليات الفصل الكيميائي الكهربائي بوجه عام كما أن تطبيقاتها الخاصة بتنقية المياه تفيد قطاع المياه”.
استثمارات تريليونية
وفي شهر أيار2023 وجدت وكالة الطاقة الدولية أن الاستثمارات في مصادر الطاقة المتجددة تمضي في طريقها للوصول إلى 1.7 تريليون دولار أميركي (1.37 تريليون جنيه إسترليني) خلال العام الجاري 2023 مع إنفاق مزيد من الأموال على تمويل مصادر الطاقة الشمسية مقارنة بما أُنفِق على استثمارات النفط والغاز وذلك للمرة الأولى على الإطلاق.
ومن المتوقع أن تتسارع وتيرة الاستثمارات في تقنيات الطاقة النظيفة بنسبة 24 بالمئة منذ العام قبل الماضي 2021 حسبما أظهرت النتائج الصادرة عن وكالة الطاقة الدولية.
وتشمل تقنيات الطاقة النظيفة المصادر المتجددة والسيارات الكهربائية والطاقة النووية والشبكات والتخزين والوقود منخفض الانبعاثات وتحسينات الكفاءة والمضخات الحرارية.
في المقابل ارتفعت الاستثمارات في مصادر الوقود الأحفوري بنسبة 15 بالمئة خلال المدة ذاتها.
عصر الطاقة النظيفة
قال المدير التنفيذي لوكالة الطاقة الدولية فاتح بيرول: “الطاقة النظيفة تمضي بسرعة بل وبأسرع مما يتخيله الكثيرون” مضيفاً.. “هذا واضح جدًا في توجهات الاستثمار التي تنحرف فيها التقنيات النظيفة بعيداً عن الوقود الأحفوري”.
وأكد بيرول أن: “مقابل كل دولار يُستثمر في الوقود الأحفوري هناك قرابة 1.7 دولاراً تُستثمر في قطاع الطاقة النظيفة”.
وقال: “قبل 5 أعوام كان معدل الاستثمار في القطاعين يعادل 1 إلى 1 دولاراً وأبرز الأمثلة هو الاستثمار في الطاقة الشمسية الذي من المقرر أن يتجاوز نظيره في إنتاج النفط للمرة الأولى”.
وفي العام الحالي 2023 تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن تلامس الاستثمارات في الطاقة الشمسية ما إجمالي قيمته 380 مليار دولار أميركي في حين تبلغ الاستثمارات في استكشاف واستخراج النفط 370 مليار دولار أميركي”.
من جهته قال رئيس قسم البيانات في مركز إمبر لأبحاث الطاقة ديف جونز: “هذا يضع الطاقة الشمسية قوة عظمى في قطاع الطاقة وهي أكبر أداة نمتلكها لإزالة الكربون السريع من الاقتصاد بأكمله”.