طرق تحلية مياه البحر
أسباب اللجوء إلى طرق لتحلية مياه البحر
وفقًا لمنظمة الصحة العالمية، يفتقر حوالي 785 مليون شخص على مستوى العالم إلى مصدر نظيف لمياه الشرب يكون قريباً من المكان الذي يعيشون فيه، إذ يحتاجون إلى السير نصف ساعة على الأقدام للوصول إليه، وتزداد هذه المشكلة سوءًا مع استمرار أزمة المناخ العالمية.
ونظرًا إلى أنّ المياه المالحة تشكل حوالي 97 في المائة من المياه على هذا الكوكب، فإنّ العلماء ينظرون إلى مياه البحر على أنّها مورد كبير غير مستغل لمياه الشرب الواهبة للحياة، ولذلك تمّ التوصّل إلى طرق عدة لتحلية مياه البحر لمعالجة النقص المتزايد في المياه العذبة على مستوى العالم.
التناضح العكسي Reverse Osmosis
التناضح هو صافي حركة انتقال جزيئات الماء عبر غشاء نصف نافذ من منطقة ذات كثافة مائية مرتفعة (مثال: ماء عذب) إلى منطقة ذات كثافة مائية منخفضة (مثال: ماء بحر مالح) دون الحاجة لاستهلاك الطاقة، لأنّ الغشاء النصف نافذ يسمح بنفوذ الماء (المذيب) ولا يسمح بنفوذ الذوائب (solute) ممّا يؤدّي إلى تدرّج في الضغط عبر الغشاء.
أمّا التناضح العكسي فهو يتطلّب استخدام الطاقة والضغط لدفع محلول الماء عبر غشاء منفّذ يمنع الجزيئات المذابة الكبيرة، مثل الملح، من المرور خلاله.
ومن سلبيّات هذه العملية:
- تعرّض الأغشية فيها أثناء استخدامها لتجمّع الكثير من البكتيريا عليها، والتي قد تؤدّي إلى انسدادها، على الرغم من أّنّها أصبحت أكثر فعاليّة مع مرور الوقت، وتتلف هذه الأغشية عندما يتمّ استخدام الكلور فيها لعلاج البكتيريا.
- ضعف جودة الماء الذي ينتج عنها.
- الحاجة إلى عملية معالجة مُسبقة للمياه المالحة.
- استهلاك كمية كبيرة من الطاقة.
الفصل الكهربائي
عبر هذه التقنية تتمّ تحلية مياه البحرعن طريق استخدام التيار الكهربائي لفصل الماء عن الملح، بحيث يقوم التيار الكهربائي بعزل أيونات الصوديم والكلوريد من مياه البحر من خلال غشاء نافذ انتقائي، فعندما يمر التيار الكهربائي بالماء تتغيّر مكونات الملح ويتحول الصوديوم لأيونات سلبية والكلوريد إلى أيونات موجبة بحيث يمكن طرحهما خارجاً. ومن سلبيّات هذه العملية أنّها تعتبر عملية مناسبة لتحلية المياه التي يكون فيها تركيز الملح أولياً، لكنّها تستهلك أيضاً طاقة كبيرة لتحلية مياه البحر.
التقطير الومضي متعدّد المراحل multistage flash
تطبّق عملية التقطير السريع متعدّد المراحل بناءً على الحقيقة العلمية التي تقرّر أنّ درجة غليان السوائل تتناسب طردياً مع الضغط الواقع عليها، فكلّما قلّ الضغط الواقع على السائل انخفضت درجة غليانه . هكذا تمرّ مياه البحر بعد تسخينها إلى غرف متتالية ذات ضغط منخفض فتحوّل المياه إلى بخار ماء عذب يتمّ تكثيفه على أسطح باردة ويُجمَع ويعالج بكميات صالحة للشرب. وتستخدم هذه الطريقة في محطات التحلية ذات الطاقة الإنتاجية الكبيرة (30000 متر مكعب أي حوالي 8 ملايين جلون مياه يومياً). أمّا المركّز الملحي المتبقي فيُعرف باسم “brine”، ولا يتمّ عادةً إضافة مواد كيميائية، أو عوامل تخفيف المياه.
التقطير متعدد الآثار Multi-effect distillation
تشبه عملية التقطير متعدّد الآثار العملية السابقة (التقطير الومضي متعدّد المراحل)، إذ تقوم المقطّرات المتعدّدة التأثيرات بالاستفادة من الأبخرة المتصاعدة من غلي ماء البحر في المبخر الأول للتكثف في المبخر الثاني. وتتكرّر العملية ذاتها في المبخر الثالث، وذلك عن طريق رش مياه التغذية على مجموعة الأنابيب فوق كلّ مبخر. وهكذا ويسمى كلّ مبخر في تلك السلسلة بالتأثير، بحيث يتكاثف بخار الماء ليتحوّل إلى ماء عذب داخل الأنبوب ثمّ يتمّ ضخّه في قنوات خاصة.
التناضح الأمامي Forward Osmosis
يستخدم التناضح الأمامي العملية الأسموزية التي تتمّ بشكل طبيعي، وهي على وجه التحديد حركة انتقال جزيئات الماء عبر غشاء نصف نافذ من منطقة ذات كثافة مائية مرتفعة (مثال: ماء عذب) إلى منطقة ذات كثافة مائية منخفضة (مثال: ماء بحر مالح). وتتطلّب هذه العملية حوالي نصف التكلفة التي تتطلّبها عملية التناضح العكسي لأنّها تستهلك طاقة أقلّ حتى تتمّ العملية. ولكن بما أنّها لا تزال تقنية جديدة لتحلية المياه على نطاق واسع فإنّ هذه العملية تحتاج إلى تمويل وأبحاث لاستكشاف إمكانيات تنفيذها، والجوانب التي تحتاج إلى تحسين، والتحسينات المطلوبة لتقليل تكاليف الطاقة.
الأطر العضوية الثابتة
هذا الابتكار الجديد الذي طوره العلماء في أستراليا هو الأكثر نجاحًا حتى الآن، حيث يستخدم الباحثون مركبات الإطار المعدني العضوي (أو الأطر العضوية المعدنية) جنبًا إلى جنب مع ضوء الشمس لتنقية المياه في نصف ساعة فقط، باستخدام عملية أكثر كفاءة من الموجودة التقنيات.
من مزايا ههذه المركّبات أنّها رخيصة الثمن ومستقرة وقابلة لإعادة الاستخدام وتنتج المياه التي تلبي معايير منظمة الصحة العالمية لتحلية المياه. يمكن إنتاج حوالي 139.5 لتر (ما يقرب من 37 جالونًا) من المياه النظيفة يوميًا من كيلوغرام من مادة الأطر العضوية الثابتة بناءً على الاختبارات المبكرة.
للتواصل
