طور مهندسون من جامعة ستانفورد نظاما مبتكرا يستخدم الطاقة الشمسية لاستخلاص سماد نيتروجيني قيّم من البول البشري ، مع إنتاج طاقة متجددة في الوقت ذاته، تمثل هذه التقنية المستقلة خطوة نوعية في مجال الاستدامة البيئية، حيث توفر حلًا لمشكلات الصرف الصحي في الدول النامية، وتقدم بديلا منخفض التكلفة عن الأسمدة المستوردة باهظة الثمن، محولةً النفايات إلى مصدر مربح للطاقة والزراعة.

 الطاقة الشمسية في خدمة إعادة التدوير

يعتمد مبدأ عمل هذه الوحدة على عملية كيميائية كهربائية، حيث يتم فصل الأمونيا – وهي مركب نيتروجيني أساسي – من البول عبر نظام من الحجرات المفصولة بأغشية خاصة.

تستخدم هذه العملية الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية لتحريك الأيونات والتقاط الأمونيا على شكل كبريتات الأمونيوم، وهو سماد فعال وشائع الاستخدام في الزراعة.

الميزة الفريدة للتقنية تكمن في استغلال الحرارة المهدورة من الألواح الشمسية. إذ تقوم أنابيب نحاسية بجمع هذه الحرارة من الجهة الخلفية للألواح وتسخين السوائل، مما يسرّع التفاعلات الكيميائية ويحفّز إنتاج الأمونيا الغازية الضرورية لعملية الفصل النهائية، كما أن هذه العملية تبرد الألواح الشمسية نفسها، ما يزيد كفاءتها في إنتاج الكهرباء.

كفاءة أعلى وإنتاجية أكبر

أظهرت الدراسة أن دمج الحرارة المهدورة مع التحكم الذكي في التيار الكهربائي أدى إلى:

زيادة إنتاج الطاقة الكهربائية من النظام بنسبة تقارب 60%.

تحسين كفاءة استخلاص الأمونيا بنسبة تفوق 20% مقارنة بالإصدارات السابقة.

هذه النتائج مهمة للغاية، إذ أن نحو 80% من الطاقة الشمسية التي تسقط عادة على الألواح تتحول إلى حرارة ضائعة، مما يقلل من فعاليتها. أما هذا الابتكار فقد حول تلك الخسارة إلى قيمة مضافة للطاقة والإنتاج الزراعي.

الفوائد الاقتصادية والبيئية للتقنية الجديدة

يشير الباحث أوريسا كومبس، المؤلف الرئيسي للدراسة، إلى أن كل إنسان يفرز عبر البول كمية من النيتروجين تكفي لتسميد حديقة صغيرة. ومع ذلك، يعتمد العالم حتى الآن على الأسمدة الصناعية الباهظة والمكلفة بيئيًا.

إن هذه التقنية تفتح آفاقا كبيرة للدول ذات الدخل المنخفض والمتوسط، حيث تقدم حلاً مزدوجا:

معالجة فعّالة لمشكلات الصرف الصحي.

إنتاج سماد نيتروجيني محلي ومستدام.

توفير مصدر طاقة نظيفة منخفض التكلفة.

نحو مستقبل مستدام

يمثل هذا الابتكار مثالا على كيفية تحويل مشكلة بيئية إلى فرصة اقتصادية وزراعية. فمن خلال الدمج الذكي بين الطاقة الشمسية والتقنيات الكيميائية الكهربائية، أصبح بالإمكان تحويل النفايات البشرية إلى مورد حيوي يخدم الإنسان والبيئة في آن واحد.