السر في النحاس.. تقنية جديدة لتنظيف المياه بالطاقة الشمسية

طوّر باحثون في جامعة ولاية أوهايو الأمريكية، مادة ثورية تستخدم ضوء الشمس لتنقية المياه من الملوثات الخطرة، في إنجاز علمي بارز.

ويتم تحويل ضوء الشمس إلى مياه نظيفة في هذا الإنجاز، من خلال دمج المواد الهلامية الكيميائية اللينة مع الغزل الكهربائي، وهي طريقة تُحوّل فيها القوة الكهربائية السائل إلى ألياف صغيرة، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".

وابتكر الفريق شرائح رقيقة للغاية من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) ويلعب هذا المركب دوراً كبيراً في الخلايا الشمسية، وأجهزة استشعار الغاز، وتقنيات التنظيف الذاتي، إلا أن الفريق ذهب إلى أبعد من ذلك، عبر التغلب على قيود أنظمة ثاني أكسيد التيتانيوم التقليدية.

  السر في النحاس

ويتمتع ثاني أكسيد التيتانيوم بإمكانيات هائلة لأنظمة وقود الطاقة الشمسية، ومع ذلك، فإنه عادةً ما يعمل فقط عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية (UV)، وهي جزء صغير من ضوء الشمس، و يؤدي هذا القيد إلى انخفاض الكفاءة وتعقيد أنظمة الترشيح، لكن الفريق وجد طريقة للتغلب على ذلك، فقد أضافوا النحاس إلى المادة، وكانت النتيجة مبهرة، حيث تمتص هذه الهياكل الجديدة، المسماة "الحصائر النانوية"، المزيد من الضوء وتستغل تلك الطاقة لتحليل الملوثات في كل من الهواء والماء.

وقالت بيلاجيا إيرين غوما، المؤلفة الرئيسية للدراسة وأستاذة علوم وهندسة المواد في جامعة ولاية أوهايو: "لم تكن هناك طريقة سهلة لصنع شيء مثل بطانية يمكن وضعها على الماء والبدء في توليد الطاقة، لكننا الوحيدون الذين صنعوا هذه الهياكل، والوحيدون الذين أثبتوا فعاليتها".

وعندما يمتص ثاني أكسيد التيتانيوم الضوء، يُكوّن إلكترونات تؤكسد الماء وتدمر الملوثات، وعبر إضافة النحاس تُعزز هذه العملية، مما يجعلها أكثر فعالية بشكل ملحوظ، ودرست غوما وفريقها هذه الحصائر النانوية لفهم خصائصها الفريدة، وما اكتشفوه أدهشهم، إذ تفوقت هذه الحصائر على الخلايا الشمسية التقليدية في توليد الطاقة تحت أشعة الشمس الطبيعية.

أعلى كفاءة

وأوضحت غوما: "يمكن استخدام هذه الحصائر النانوية كمولد للطاقة، أو كأدوات لمعالجة المياه، وفي كلتا الحالتين، لدينا محفز يتمتع بأعلى كفاءة مُسجلة حتى الآن".

وهذه الحصائر الليفية خفيفة الوزن، وقابلة لإعادة الاستخدام، وسهلة الإزالة، ويمكنها أن تطفو على أي مسطح مائي.

وتُظهر هذه الحصائر إمكانات هائلة في تنظيف التلوث الصناعي في البلدان النامية، حيث يمكن أن تصبح الأنهار والبحيرات الملوثة مصادر لمياه شرب آمنة، و بما أن هذه الحصائر النانوية لا تُنتج أي نواتج ثانوية سامة، فإنها تُعتبر أيضاً حلولاً صديقة للبيئة، و قال غوما: "إنها مادة آمنة، ولن تُسبب أي ضرر، وهي نظيفة قدر الإمكان".

ومن المقرر أن يُحسّن فريق البحث هذه المادة بشكل أكبر، حيث أضافت غوما: "هذه المادة جديدة تماماً من حيث شكل جديد من أشكال تكنولوجيا النانو، إنها مثيرة للإعجاب حقاً، ونحن متحمسون جداً لها".

المصدر: موقع 24