تعاني معظم مناطق العالم خصوصا المنطقة العربية من ندرة المياه الصالحة للشرب وتزيد هذه المعاناة والحاجة يوما بعد يوم. الأمر الذي جعل تطوير تقنيات تحلية المياه من أهم الأولويات لكثير من الدول.
طور مختصون كوريون مؤخرا غشاء جديد من ألياف النانو يمكن أن يعمل بكفاءة لفترات طويلة. كون مشكلة تراكم الأملاح والملوثات الأخرى على الغشاء يستدعي إلى تغييره كل فترة لأن هذه التراكمات تؤثر على نفاذية الماء وتسمح بتسرب المحلول الملحي ويجعل المياه العذبة أقل نضارة.
هناك عدة طرق مختلفة لتحلية المياه ، لكن هذه الدراسة ركزت على تطوير تكنولوجيا تقطير الأغشية membrane distillation. تتم التحلية في هذه العملية كالتالي:
بداية يتم تسخين المحلول الملحي على جانب واحد من الغشاء ، بينما تظل المياه العذبة على الجانب الآخر باردة. الغشاء يمثل طبقة صد لمرور الماء السائل ، لكن بخار الماء من الجانب الساخن يمكن فقط أن يمر عبر المسام. و نظرًا لاختلاف ضغط البخار فإنه ينجرف إلى الجانب البارد وهناك يتكثف ليصبح ماءً عذبًا. وبسبب فارق درجات الحرارة يتأثر الغشاء بالحرارة و يتعرض لرطوبة مما يسبب تراكم الأملاح والمعادن مع مرور الوقت مما يتطلب استبدال الغشاء.
2021 ,Yun ChulWoo,Journal of Membrane Science,Elsevier ©
رسم تخطيطي يوضح الغشاء المحوري الكهربائي الجديد مقارنة بالأغشية التقليدية
بالنسبة للدراسة الجديدة ، ابتكر الباحثون في المعهد الكوري للهندسة المدنية وتكنولوجيا البناء (KICT) أغشية أكثر تقدمًا مصنوعة من ألياف النانو. حيث يتم خلط مادتين مختلفتين معًا أثناء عملية التصنيع هما البوليمر من نوع PVDF-HFP وهوائي السيليكا. هذا الخليط يساعد على تكوين سطح خشن لصد الماء من العبور أولا عبر الغشاء قبل تحليته وفي نفس الوقت كعازل حراري مما يمنع الجانب الساخن من تدفئة الجانب البارد. وبالتالي يحافظ على الاختلاف في ضغط البخار بدرجة عالية ويمنع انتقال الحرارة بين الطرفين (الماء المالح و الماء البارد) مما يجعل الغشاء أكثر كفاءة.
عادة يتم استخدام الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية الذين يتم توليدهم من مصادر الوقود الأحفوري لتحلية مياه البحار ولكن مؤخرا بدأ التوجه البحثي والصناعي باستبدال الوقود الأحفوري والاعتماد على طاقة الشمس والرياح لتوليد الكهرباء والحرارة.
المصدر
