ابتكر الباحثون في معهد MIT جهاز بسيط لتحلية المياه العادمة أو ماء البحر منزلياً يوضع فوق أسطح المنازل ويقوم بتحلية الماء بكفاءة عالية وتكلفة زهيدة جداً باستخدام الطاقة الشمسية .
تحلية الماء بالطاقة الشمسية
تعتمد التقنية الجديدة على تحلية المياه باستخدام حرارة الشمس وهي تقنية قديمة لا تحتاج لأي طاقة أخرى لكن مشكلة التقنيات القديمة أنها ذات كفاءة منخفضة .
اقرأ أيضاً : اصنعها بنفسك : اصنع بنفسك سخان شمسي بسيط للماء
الجديد في هذه التقنية أنها ترفع كفاءة الوحدة التقليدية إلى 385% ، تستطيع الوحدة الجديدة إنتاج ماء نقي بمعدل يتجاوز النصف لتر لكل ساعة من لكل متر مربع من السطح المعرض للشمس.
الجهاز عبارة عن سخان شمسي متعدد الطبقات بشكل أساسي ، مع مجموعة من مكونات التبخر والتكثيف. يستخدم الألواح المسطحة لامتصاص الحرارة ثم نقل تلك الحرارة إلى طبقة من الماء بحيث يبدأ التبخر. ثم يتكثف البخار على اللوحة التالية. يتم جمع هذه المياه ، بينما تنتقل الحرارة الناتجة عن تكاثف البخار إلى الطبقة التالية.
يوضح الرسم البياني الهيكل الأساسي لنظام تحلية المياه المقترح.
- يمر ضوء الشمس عبر طبقة عازلة شفافة على اليسار
- تقوم أشعة الشمس بتسخين مادة سوداء ماصة للحرارة
- تنقل المادة الماصة للحرارة الحرارة إلى طبقة من مادة فتل (مادة ماصة للماء)
- يتبخر الماء بفعل الحرارة الممتصة ثم يتكثف على السطح الأخير (رمادي) ثم يقطر ليتم جمعه كمياه عذبة صالحة للشرب.
مثل هذه الأنظمة يمكنها أن تخدم المناطق الساحلية القاحلة الموجودة خارج شبكة المياه لتوفير مصدر مياه فعال ومنخفض التكلفة ومستدام.
تؤدي إضافة المزيد من الطبقات إلى زيادة كفاءة التحويل لإنتاج مياه الشرب ، ولكن كل طبقة تضيف أيضًا التكلفة والحجم الكبير إلى النظام. استقر الفريق على نظام من 10 مراحل للجهاز الذي تم اختباره على سطح مبنى MIT.
قدم النظام المياه النقية التي تجاوزت معايير مياه الشرب في المدينة ، بمعدل 5.78 لتر لكل متر مربع من مساحة تجميع الطاقة الشمسية. هذا هو أكثر من ضعف الرقم القياسي الذي تم إنتاجه سابقًا من قبل أي نظام تحلية مياه يعمل بالطاقة الشمسية.
من الناحية النظرية ، مع وجود مزيد من مراحل تحلية المياه وزيادة التحسين ، يمكن أن تصل هذه النظم إلى مستويات الكفاءة الكلية التي تصل إلى 700 أو 800 في المئة ، كما يقول تشانغ.
على عكس بعض أنظمة تحلية المياه ، لا يوجد تراكم للملح أو محلول ملحي مركز يتم التخلص منه. في التكوين الحر العائم ، سيتم ببساطة ترحيل أي ملح يتراكم خلال النهار إلى الخارج خلال الليل من خلال مادة الفتائل والعودة إلى مياه البحر ، وفقًا للباحثين.
تم بناء وحدة العرض التوضيحية الخاصة بهم في الغالب من مواد رخيصة ومتوفرة بسهولة مثل ماصة شمسية سوداء تجارية ومناشف ورقية من أجل فتيل شعري لنقل الماء إلى الممتص الشمسي.
أغلى مكون من النموذج الأولي هو طبقة من الهلام الهوائي أو ما يسمى بالإيروجل الشفاف و التي تستخدم كعازل في الجزء العلوي من المكدس ، لكن الفريق يشير إلى أنه يمكن استخدام عوازل أخرى أقل تكلفة كبديل.
يعتقد الباحثون أن نظامًا مصممًا لتلبية احتياجات الأسرة قد يتم بناؤه مقابل حوالي 100 دولار.
يخطط الباحثون لمزيد من التجارب لمواصلة تحسين اختيار المواد والتكوينات ، واختبار متانة النظام في ظل ظروف واقعية. سيعملون أيضًا على ترجمة تصميم أجهزتهم المختبرية إلى شيء مناسب للاستخدام من قبل المستهلكين. والأمل هو أنه يمكن أن يلعب دورًا في نهاية المطاف في التخفيف من ندرة المياه في أجزاء من العالم النامي حيث لا توجد كهرباء موثوق بها بينما مياه البحر وضوء الشمس هي موارد وفيرة ومتاحة.