تقنية شمسية جديدة تُحوِّل مياه البحر إلى مياه عذبة دون محلول ملحي
باحثو جامعة روتشستر يبتكرون نظام تحلية يعمل بالطاقة الشمسية ويستخرج الأملاح كمواد صلبة لا سائلة، مع القدرة على استخلاص الليثيوم كمنتج ثانوي ذي قيمة.
تواجه دول عديدة تتصدرها منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا ضغوطاً متزايدة على مصادرها من المياه العذبة، وتلجأ إلى محطات التحلية كحل رئيسي. غير أن هذه المحطات تُنتج في الغالب كميات ضخمة من المحلول الملحي المركَّز الذي يُلقى في البحار والمحيطات مُهدِّداً التوازن البيئي. الآن، يقدّم علماء من جامعة روتشستر الأمريكية نظام تحلية جذرياً مختلفاً.
يعتمد النظام الجديد على ألواح معدنية سوداء عولجت بليزر الفيمتو ثانية، وهو ليزر نابض يُعدَّل السطح بدقة نانومترية، مما يمنحه مستوى استثنائياً من امتصاص الإشعاع الشمسي. حين تُسخَّن هذه الألواح بالطاقة الشمسية، تتبخر المياه المالحة وتُعاد تكثيفها كمياه عذبة، بينما تُرحَّل الأملاح نحو حواف الألواح بدلاً من تراكمها على سطح التبخر، مستغلةً ما يُسمى بظاهرة حلقة القهوة.
ما يجعل هذا النظام متميزاً هو آليتان متكاملتان: الأولى هي التنظيف الذاتي، إذ يتدفق الماء عبر نقاط استراتيجية في اللوح لتنظيف السطح الفعّال من أي رواسب مما يُطيل عمره الافتراضي. والثانية أن الأملاح المُستخلصة تُجمَّع بحالتها الصلبة، لا كمحلول ملحي سائل، مما يُلغي بشكل شبه كامل مشكلة التصريف البحري الضارة.
أكثر من ذلك، يمتد النظام إلى استخلاص معادن ثمينة. فبإضافة جسيمات نانوية من تيتانات الهيدروجين إلى الألواح، يُصبح بإمكان النظام استهداف الليثيوم الذائب في المياه وفصله بصورة انتقائية. وقد أثبتت التجارب قدرة النظام على استخلاص نحو 50% من الليثيوم المذاب في عينات من بحيرة Great Salt Lake. وبالنظر إلى أن الليثيوم يُعدّ عنصراً استراتيجياً في صناعة بطاريات المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة، فإن هذه القدرة تُحوّل عملية التحلية من مجرد تكلفة إلى عملية قابلة للربحية.
تبقى التقنية في مرحلتها التجريبية المبكرة، وقد أُثبتت فاعليتها على مقاييس صغيرة في المختبر. ويُشير الباحثون إلى أن التصميم قابل للتوسع من حيث المبدأ، غير أن الطريق إلى محطات تحلية تعتمد هذه التقنية على نطاق تجاري لا يزال يتطلب سنوات من التطوير.
في السياق الإقليمي، تُمثّل أزمة المياه أحد أشد التحديات وطأةً على دول عديدة في المنطقة العربية. ولذا فإن أي تقنية تعد بتقليص التكاليف البيئية لعمليات التحلية أو توليد عائد من المعادن المستخرجة تستحق متابعة دقيقة. وإن نجحت تقنية جامعة روتشستر في التحوّل من المختبر إلى الميدان، فقد تُعيد رسم معادلة الأمن المائي في مناطق تُعاني شحّاً تاريخياً.
المزيد من بيئة
علماء ينجحون في زرع خلايا دماغية بشرية في قشرة دماغ فأر يُحسِّن أداءه المعرفي
فريق ستانفورد يبتكر فئراناً تُشكّل فيها الخلايا البشرية نحو نصف قشرتها الدماغية، مما يُحسّن قدرتها على حل المتاهات ويفتح آفاقاً لعلاج إصابات الدماغ.
علماء يُعيدون بناء مقاطع فيديو مما شاهده الفأر بالاستناد فقط إلى نشاطه الدماغي
فريق جامعة كوليدج لندن يُثبت إمكانية استخراج تسجيل بصري مدته 10 ثوانٍ من إشارات الخلايا العصبية في القشرة البصرية، في تقدم يكشف كيف يُعيد الدماغ تشكيل ما نراه.
دراسة جديدة: كوكب الزهرة ربما ابتلع قمره الخاص بفعل دورانه البطيء
محاكاة حاسوبية من جامعة كاليفورنيا تُظهر أن قمراً افتراضياً للزهرة كان سيتحرك نحو الكوكب لا بعيداً عنه، والاصطدام ربما شكّل جيولوجية الكوكب وتاريخه المناخي.
نيو هورايزنز يكشف عن أول دليل على تدفق النيتروجين السائل على سطح بلوتو
علماء يحللون بيانات المسبار الفضائي ليكتشفوا تشكيلات مظلمة على جليد سبوتنيك بلانيتيا تُشير إلى تسرّب سائل من أعماق القشرة الجليدية إلى السطح.

خلايا شمسية من البيروفسكيت تولّد الكهرباء تحت الماء
طوّر باحثون خلايا شمسية من مادة البيروفسكيت قادرة على توليد الكهرباء في البيئات المائية، بعد تحقيق إنجاز في تعزيز ثبات هذه المادة أمام الرطوبة، مما يفتح آفاقاً لتشغيل أجهزة الاستشعار البحرية وأجهزة إنترنت الأشياء.

صراصير إلكتروبيولوجية تتجاوز الأنقاض لإنقاذ ضحايا الكوارث
فريق بحثي أسترالي يطوّر كائنات إلكتروبيولوجية مزوّدة بكاميرات وآليات حقن تلقائي للبحث عن ضحايا الكوارث وتقديم الإسعافات الأولية لهم