أول فلتر متعطش للماء في العالم باستخدام تقنية النانو

قام العلماء بتطوير مصفاة بمسامات نانوية Nanopores، تقوم بتصفية الملح من مياه البحر بطريقة ذات كلفة رخيصة!

دعنا نفكر قليلًا.. ماذا يعني هذا ؟!

مرشحات ثم المزيد من المرشحات، كان هذا في الماضي كطريقة بدائية لتصفية مياه البحر، أما حاليًّا ققد طور مجموعة من المهندسين الأمريكيين طريقة جديدة سوف تكون مُوفِّرة للطاقة بشكل ملحوظ في استخراج الملح من مياه البحر، والتي من الممكن أن تُقدِّم مزايا ضخمة من حيث تزويد البشر بمياه صالحة للشرب، والمساعدة في حل الكثير من المشاكل المعقدة؛ مثل الجفاف.

قام #الباحثون بتطوير مادة تسمح بمرور كميّة كبيرة من الماء من خلال ثقوب صغيرة جدًّا تسمى nanopores، وفي نفس الوقت تمنع مرور الملح وباقي المُلوِّثات الأخرى.
المادة المستخدمة هي عبارة عن صفيحة نانومترية سميكة من كبريتات المولبيدنيوم MoS2 مليئة بثقوب nanpores. صمم المهندسون هذه الصفائح بعدد من الأغشية القادرة على تصفية الماء بكفاءة تزيد على 70% عن كفاءة الغرافين المُستخدَم حاليًّا.

“على الرغم مِن أنّ لدينا الكثيرَ مِن الماء على كوكب#الأرض، فإن القليل منها فقط صالحٌ للشرب؛ لذلك إذا استطعنا إيجاد طريقة فعّالة مُنخفِضة التكاليف لتنقية مياه البحر فسوف تكون خطوة جيدة في طريق حل مشكلة المياه” كما يقول Narayana Aluru أستاذ العلوم والهندسة الميكانيكة في جامعة الينوي.
ثاني كبريتيد الموليبدينوم مع nanopores جنبًا إلى جنب، يمكن أن يكون ذلك هو الحل لهذه المشكلة. إن مكاسب الكفاءة مع هذا النوع من المواد الجديدة من حيث الطاقة والكلفة اللازمة للقيام بعملية تحلية مياه البحر قد تصنع فرقًا كبيرًا عند التعامل مع كميات كبيرة من المياه المالحة.

وأردف الأستاذ ألورو قائلًا: “إنّ إيجاد مواد فعّالة في معالجة مياه البحر كانت مشكلة كبيرة، ولكني أعتقد أنّ هذه الأبحاث تضع حجر الأساس لمواد الجيل القادم، حيث أنّ هذه المواد سوف تكون فعّالة من ناحية مقدار الطاقة المستخدمة في المعالجة، وكمية الملوثات التي تعد من المشاكل التي أزعجت تقنيات تحلية مياه البحر لفترة طويلة”.

عملية تحلية مياه البحر التقليدية تعتمد على مبدأ التناضح العكسي عن طريق توجيه #مياه البحر من خلال أغشية بلاستيكية، لكنّ هذه العملية تعاني من عدد من الاختناقات.
في حين أن هذه الأغشية تبدو رقيقة من المنظور البصري، فإنها من المنظور المجهري عبارة عن المزيد من القنوات، والذي يعني الحاجة إلى مزيد من الضغط والطاقة لإتمام هذه العملية، كما أنها أكثر عُرضة للانسداد وهذا ما يزيد من الكلفة التشغيلية للعملية.
وبالمقارنة، فإن النحافة الشديدة لغشاء ثاني كبريتيد الموليبدينوم تسمح للماء بالمرور مع مقاومة أقل بكثير؛ مما يقلل العديد من السلبيات المذكورة أعلاه.
إن الإبداع وراء هذا النظام لا يعود فقط لمجال الهندسة، حيث إن الموليبدينوم لديه جاذبية للماء في المركز، بينما يقوم الكبريت من الناحية الأخرى بالدفع بها بعيدًا؛ وعليه فسوف يكون لدينا أعلى نسبة من الماء تمر عبر المسام. يقول المهندس Mohammad Heiranian -أول من قام بنشر هذه الدراسة-: “إن الأمر متعلق بكيمياء هذا العنصر، والهندسة في موضوع المسام، وعليه فنحن ليس علينا فقط توظيف المهام، وهذا أمر مُعقَّد للغاية مع مادة الغرافين”.

وعليه فإنّ لدينا أول فلتر متعطش للماء في العالم.. إن المرحلة القادمة بالنسبة للباحثين هي الشراكة مع الشركات المصنعة، والتي تستطيع أن تجعل هذا التقنية الخاصة بتحلية مياه البحر ترى النور عمليًّا، حيث سيكون#الاختبار أول مراحل التنفيذ مع ثقتهم بالنتائج التي تم نشرها في مجلة Nature، بحيث يتم تطبيقها ليستفيد منها الجميع.