تقنية صينية لتحلية المياه بالطاقة الشمسية تخفض تكلفة المياه المعبأة

الأربعاء، 01 يوليو 2026 05:00 ص

بكين - كشف فريق من العلماء الصينيين نموذجًا أوليًا متطورًا لتحلية المياه يعتمد على الطاقة الشمسية بالكامل، دون الحاجة إلى استهلاك كهرباء من شبكات الطاقة، في خطوة قد تجعل إنتاج المياه العذبة في المناطق الأكثر جفافًا أقل تكلفة من شراء المياه المعبأة تجاريًا.

الأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة شنتشن

وطور الباحثون من معهد هندسة العمليات التابع لـ الأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة شنتشن مادة حرارية ضوئية ثلاثية الأبعاد قادرة على تعزيز عملية التبخر الشمسي، مع خفض متطلبات الطاقة اللازمة للتبخر بنسبة تصل إلى 45.7 بالمائة.

ابتكار في قلب التقنية الجديدة

يعتمد التطوير الجديد على هيكل حراري ضوئي ثلاثي الأبعاد صُمم لزيادة امتصاص ضوء الشمس وتحويله بكفاءة إلى حرارة تساعد على تبخير المياه.

وأوضح العلماء أن المادة الجديدة تستخدم سلاسل من البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) لربط كريات نانوية مجوفة متعددة الأغلفة تعرف باسم HoMS، ما يمنع تكتل الجسيمات الدقيقة التي كانت تمثل أحد أكبر التحديات أمام تقنيات التبخير الشمسي.

وأشار الباحثون إلى أن هذا التصميم أنشأ شبكة نانوية مستقرة تشبه "غابة نانوية" ثلاثية الأبعاد، تسمح بمرور المياه وتحافظ على بنيتها أثناء التشغيل.

كفاءة أعلى في إنتاج البخار

أظهرت الاختبارات أن المادة الجديدة حققت معدل تبخر بلغ 38.14 كيلوجرامًا لكل متر مربع في الساعة، وهو معدل يتجاوز أنظمة الأغشية ثنائية الأبعاد التقليدية التي سبقتها بنحو 8.5 مرة.

وقال البروفيسور وانغ دان، المؤلف الرئيسي للدراسة، إن قدرة المادة على تحويل الطاقة الضوئية ونقل المياه بكفاءة تمنحها أداءً متميزًا في عمليات التبخر الشمسي.

كما أظهرت التجارب أن المادة قادرة على احتجاز نحو 90.2 بالمائة من ضوء الشمس واسع النطاق، ما يزيد من كفاءة تحويل الطاقة ويقلل الفاقد الحراري.

خفض تكلفة التحلية

تستهلك تقنيات تحلية المياه التقليدية كميات كبيرة من الطاقة، وتعد تقنية التناضح العكسي الأكثر انتشارًا عالميًا، حيث تعتمد على ضخ مياه البحر عبر أغشية دقيقة باستخدام كميات كبيرة من الكهرباء.

أما التقنية الشمسية الجديدة فتقدم خيارًا أقل استهلاكًا للطاقة، حيث توقع الباحثون أن تصبح تكلفة المياه المنتجة أقل من تكلفة المياه المعبأة تجاريًا بعد نحو عامين من التشغيل.

تجربة ميدانية ناجحة

وسع الفريق البحثي نطاق التقنية عبر إنشاء جهاز خارجي بمساحة 0.75 متر مربع يعمل بضوء الشمس الطبيعي.

واعتمد الجهاز على لوحة شمسية صغيرة لتشغيل مروحة تدفع بخار الماء نحو صندوق التكثيف، وتمكن من إنتاج أكثر من 20 لترًا من مياه الشرب النقية يوميًا، وهي كمية تكفي احتياجات نحو 10 أشخاص وفق تقديرات الباحثين.

وأكدت الاختبارات أن المياه المنتجة استوفت معايير منظمة الصحة العالمية، كما تم استخدامها في تجربة زراعية ناجحة لإنتاج محاصيل مثل السبانخ والذرة والملفوف الصيني.

اختبارات للمتانة والاستدامة

واجهت المواد المستخدمة في تقنيات التبخير الشمسي سابقًا مشكلة التلف نتيجة التعرض الطويل لأشعة الشمس والبيئات القاسية، لكن الفريق الصيني أجرى اختبارات مكثفة على المادة الجديدة.

ووضع الباحثون المادة في مياه البحر مع تدويرها بسرعة 450 دورة في الدقيقة لمدة 30 يومًا متواصلة، دون العثور على انفصال للجسيمات النانوية أو ظهور علامات تؤدي إلى تسريع تلف المادة.

كما سجل النموذج الأولي عامًا كاملًا من التشغيل المستقر في الهواء الطلق، ما يعزز فرص استخدامه مستقبلًا في الجزر النائية والمناطق الساحلية التي تعاني نقص المياه.

مستقبل تحلية المياه النظيفة

يرى الباحثون أن هذه التقنية قد تمثل خطوة مهمة نحو توفير مصادر مياه عذبة منخفضة التكلفة في المناطق التي تعاني الجفاف، خاصة مع الاعتماد الكامل على الطاقة الشمسية وتقليل الحاجة إلى البنية التحتية للطاقة.

وتفتح هذه الابتكارات الباب أمام حلول جديدة لأزمة المياه العالمية، عبر الجمع بين الطاقة المتجددة وتقنيات معالجة المياه بكفاءة أعلى.