تقنية جديدة لحصاد الماء من الهواء بالطاقة الشمسية… كيف ذلك؟
تاريخ النشر: 8th, January 2024 GMT
#سواليف
ابتكر فريق بحث في #جامعة_شنغهاي جياو تونغ في #الصين تقنية رائدة تتيح #حصاد #الماء مباشرة من #الهواء، باستخدام مواد مرطبة تعمل على جذب وامتصاص جزيئات الماء.
ونشرت هذه الابتكارات في دراسة منشورة في دورية “أبلايد فيزيكس ريفيوز” في الخامس من ديسمبر ووفقًا للبيان الصادر عن المعهد الأمريكي للفيزياء، فإن هذه التقنية الجديدة تُعتبر بسيطة وغير مكلفة، مما يجعلها ملائمة للاستخدام الواسع في مجال حصاد الماء من الهواء.
الحصول على #مياه_الشرب بفضل #الطاقة_الشمسية
تُظهر إحصائيات المعهد الأميركي للفيزياء أن أكثر من 2.2 مليار شخص يعانون الإجهاد المائي، وتشير تقديرات الأمم المتحدة إلى وفاة 3.5 مليون شخص سنويًا بسبب أمراض مرتبطة بالمياه؛ ونظرًا لأن المناطق الأكثر احتياجًا للمياه تتواجد في أماكن ذات أشعة شمس قوية، يُظهر اهتمامًا قويًا بتسخير طاقة الشمس لتوفير المياه النظيفة.
ولتحقيق هذا الهدف، قام فريق من الباحثين في جامعة شنغهاي جياو تونغ بابتكار تقنية مبتكرة تستخدم الطاقة الشمسية، وتعتمد على مواد هلامية وأملاح مرطبة لامتصاص الماء من الجو، ويهدف هذا الابتكار إلى حل تحدي الحصول على مياه الشرب في المناطق الجافة، ويشير رئيس الفريق البحثي، روتشو وانغ، إلى إمكانية استخدام هذه التقنية لتلبية الاحتياجات اليومية للمياه، مثل مياه الشرب والاستخدامات الصناعية والنظافة الشخصية.
ومن ناحية أخرى، ذكر بيان المعهد الأميركي للفيزياء أن التقنية المبتكرة تعتمد على تصنيع مادة هلامية فائقة الرطوبة، والتي تظهر قدرة استثنائية على امتصاص كميات كبيرة من الماء والاحتفاظ بها.
حيث يُظهر أن كيلوغرام واحداً من الهلام الجاف قادر على امتصاص 1.18 كيلوغرام من الماء في البيئات الجوية القاحلة، وتصل هذه القدرة إلى 6.4 كيلوغرامات في البيئات الجوية الرطبة.
الحل في الاسترطاب
أحدثت دراسة قام بها فريق من الباحثين في جامعة شنغهاي جياو تونغ في الصين تحولًا في مجال حصاد الماء، حيث تمكن الباحثون من ابتكار تقنية تعتمد على مواد مسترطبة قادرة على جذب جزيئات الماء من الهواء.
وتستخدم هذه التقنية مواد مثل ألياف السيليلوز والسكر والكراميل والعسل والغليسيرول، وحتى الملح وغيرها، وتعتمد الفعالية الرئيسية لهذه التقنية على استرطاب المواد المستخدمة، حيث تحدث تغييرات في خواصها الفيزيائية عندما تمتص جزيئات الماء، مما يتيح استخدامها في حصاد الماء من البيئة المحيطة.
ومن خلال تصميم هلام فائقة الاسترطاب باستخدام مشتقات نباتية وأملاح مسترطبة، أظهر الباحثون فعالية عالية في امتصاص الماء، حيث يمكن لكيلوغرام واحد من الهلام الجاف أن يمتص كميات كبيرة، وذلك بدءًا من 1.18 كيلوغراماً في البيئات القاحلة إلى 6.4 كيلوغرامات في البيئات الرطبة.
وتحمل هذه التقنية الوعد بتوفير حل بسيط وغير مكلف لحل مشكلة الإجهاد المائي، خاصةً في المناطق الجافة، حيث يعتبر حصاد الماء من الهواء عبر هذه التقنية مصدرًا قابلاً للاستخدام على نطاق واسع.
نموذج الجهاز يظهر فعالية عالية في إنتاج المياه
في عرض نموذجي خارجي للجهاز الابتكاري، توصل الفريق البحثي إلى أن تقنيتهم تتيح إطلاق الماء الممتز، أي الماء الذي تم جذبه وامتصاصه من الغلاف الجوي، حتى في الفترات التي تكون فيها الشمس ضعيفة، مثل الصباح أو بعد الظهر، وهذا يعني أن النظام يستمر في العمل خلال النهار بغض النظر عن قوة الإشعاع الشمسي.
وتعتمد عملية جذب وامتصاص الماء من الغلاف الجوي على الطاقة المتجددة، مما يسمح بتحقيق إنتاجية عالية من الماء. ويعمل الفريق حاليًا على تحسين أداء النظام لتحقيق تطبيقات عملية في توليد المياه باستمرار.
من الجدير بالذكر أن هذه التقنية قد تؤدي دورًا حيويًا في التطبيقات المستقبلية، مثل إزالة الرطوبة، وري المحاصيل الزراعية، وإدارة الحرارة للأجهزة الإلكترونية، مما يبرز تنوع استخداماتها المحتملة.
المصدر: سواليف
كلمات دلالية: سواليف جامعة شنغهاي الصين حصاد الماء الهواء مياه الشرب الطاقة الشمسية الماء من الهواء هذه التقنیة فی البیئات
إقرأ أيضاً:
روسيا.. تطوير تقنية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم الأيونية المستعملة
روسيا – طورت مؤسسة “روساتوم” الروسية تقنية جديدة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم الأيونية المستهلكة، وتعد تلك التكنولوجيا جاهزة تماما للتطبيق الصناعي.
أفادت بذلك خدمة الصحافة في القطاع الكيميائي التكنولوجي التابع للمؤسسة. وتم تطوير هذه التقنية من قبل العلماء في شركة “جيريدميت”، بصفتها أحد فروع القطاع الكيميائي التكنولوجي.
وتعمل التقنية على تحويل البطاريات المستهلكة في المرحلة الأولى إلى ما يسمى “الكتلة السوداء”، وهي مادة مركزة تحتوي على الليثيوم والكوبالت والنيكل والمنغنيز. وتليها مرحلة معالجة هذه الكتلة للحصول على أملاح العناصر القيمة. وتم إنشاء مختبر بقدرة إنتاجية تصل إلى 30 كيلوغراما من “الكتلة السوداء” يوميا في أقل من عامين.
وأوضحت يوليا سوكولوفا، المشرفة العلمية على مختبر مواد تخزين الطاقة الكهروكيميائية، أنه تم خلال البحث تنفيذ المهمة الرئيسية المتمثلة في استخلاص المكونات القيمة بشكل كمي مع الحصول على مركبات الليثيوم والكوبالت والنيكل بالتركيبة والجودة والنقاء المطلوبة. وأكدت أن هذا الجانب يعد أساسيا لتطبيق التقنية صناعيا، مشيرة إلى ميزتها الكبيرة في قدرتها على التكيف مع معالجة “الكتلة السوداء” بمجموعة واسعة من تراكيز العناصر، فضلا عن إمكانية توسيع نطاقها.
من الجدير بالذكر أن المنتجات المعاد تدويرها على شكل مركبات العناصر القيمة يمكن إعادة استخدامها في الصناعة، بما في ذلك في تصنيع بطاريات الليثيوم الأيونية الجديدة.
وأشارت “جيريدميت” إلى أن عمليات إعادة تدوير بطاريات الليثيوم الأيونية المستهلكة في روسيا لا تزال محدودة وتجرى من قبل شركات خاصة، بينما لم تطبق بعد في البلاد أي عمليات معالجة متكاملة للـ”كتلة السوداء”. وفي المقابل، تم تشغيل خطوط إنتاج متكاملة لإعادة تدوير هذه البطاريات في عشرات المنشآت الكبيرة في الولايات المتحدة وكندا والصين وأوروبا.
ويتوقع أن يؤدي النمو الهائل في استخدام بطاريات الليثيوم الأيونية خلال السنوات الـ5-10 المقبلة إلى كميات ضخمة من النفايات الخطرة، مما يتطلب تطوير التقنيات وبناء منشآت صناعية لمعالجتها.
وترى أولغا يوراسوفا، رئيسة مختبر تكنولوجيا إنتاج المواد فائقة النقاء في “جيريدميت” أن التقنية الروسية المحلية ستضمن مواكبة الاتجاه العالمي، كما أن التطبيق الصناعي لهذه التقنية سيمكّن من إنشاء دورة إنتاج وإعادة تدوير كاملة لبطاريات الليثيوم الأيونية، مما سيقلل من عمليات التعدين ومعالجة المواد الخام لهذه المعادن، ويخفض كميات النفايات الضارة، وبالتالي يحد إلى حد بعيد من التأثير البشري على البيئة.
المصدر: تاس
عكاظ السعودية: لا يوجد عرض رسمي من نيوم السعودي للتعاقد مع إمام عاشور