طور باحثون من University of Rochester تقنية مبتكرة لتحلية مياه البحر باستخدام الطاقة الشمسية فقط، مع قدرة إضافية على استخراج المعادن المهمة مثل الليثيوم، دون الحاجة إلى أي مواد كيميائية أو عمليات معالجة مسبقة.

وتتميز هذه التقنية بأنها لا تنتج النفايات السائلة السامة (المحلول الملحي المركز)، وهي إحدى أكبر المشكلات البيئية في محطات التحلية التقليدية.

مشكلة محطات التحلية التقليدية

تعاني محطات تحلية المياه التقليدية من عدة مشاكل، أبرزها:

استهلاك كبير للطاقة الكهربائية

الحاجة إلى مواد كيميائية لمعالجة المياه

إنتاج كميات ضخمة من “المحلول الملحي” الضار بالبيئة البحرية

هذا المحلول الملحي المركز يسبب أضراراً كبيرة للكائنات البحرية عند تصريفه في المحيطات.

كيف تعمل التقنية الجديدة؟

تعتمد التقنية على ألواح معدنية سوداء تم معالجتها باستخدام ليزر فائق الدقة يُعرف باسم “الفيمتوثانية”، مما يجعل سطحها شديد الامتصاص لأشعة الشمس.

عند تعرضها لأشعة الشمس، تقوم هذه الألواح بتحويل الماء إلى بخار، ثم يتم جمع المياه النقية الناتجة بعد التكثيف، بينما تُدفع الأملاح والمعادن إلى مناطق جانبية مخصصة بحيث لا تعيق عمل الجهاز.

تقنية ذاتية التنظيف

من أبرز مزايا هذا النظام أنه يعمل بطريقة ذاتية التنظيف، حيث يتم توجيه تراكم الأملاح والمعادن بعيداً عن مناطق التشغيل الفعّالة، مما يسمح باستمرار العملية دون انسداد أو تدهور الأداء.

وقد تم اختبار النظام على عينات مياه من محيطات متعددة، بما في ذلك المحيط الهادئ والأطلسي والهندي، ونجح في إنتاج مياه عذبة بشكل مستمر.

استخراج الليثيوم من مياه البحر

في خطوة إضافية، قام الباحثون بتطوير نسخة محسّنة من التقنية داخل دراسة منفصلة نُشرت في مجلة Light: Science & Applications، حيث تم دمج جسيمات نانوية من “تيتانات الهيدروجين” داخل الجهاز.

تعمل هذه الجسيمات كـ “مغناطيس كيميائي” يساعد على فصل الليثيوم عن باقي المعادن الموجودة في المياه المالحة، خاصة في المياه المستخرجة من بحيرة الملح الكبرى.

وتمكن الفريق من استخراج نحو 50% من الليثيوم المتاح في العينات، ما يفتح الباب أمام مصدر بديل مستدام لهذا المعدن الحيوي المستخدم في البطاريات.

حل مزدوج: مياه نظيفة وموارد معدنية

يرى الباحثون أن هذه التقنية قد توفر حلاً مزدوجاً عالميًا:

توفير مياه شرب نظيفة باستخدام الطاقة الشمسية

استخراج معادن استراتيجية مثل الليثيوم من مياه البحر والمياه المالحة

ويؤكد العلماء أن النظام قابل للتطوير على نطاق واسع، ما يجعله مرشحاً ليكون جزءاً من حلول المستقبل لأزمة المياه والموارد.