تحلية المياه بالطاقة الشمسية: حلاً لمواجهة أزمة نقص المياه في المناطق القاحلة

مع تزايد عدد سكان العالم ليصل إلى نحو 9.7 مليار نسمة بحلول عام 2050، وفقاً لبيانات الأمم المتحدة، تزداد الحاجة إلى الموارد الأساسية، وعلى رأسها المياه العذبة. ويزداد تعقيد أزمة المياه العذبة بسبب تغير المناخ، نقص مياه الأمطار، وارتفاع درجات الحرارة، مما يؤدي إلى ندرة المياه في العديد من المناطق، وخاصة في البيئات القاحلة التي تواجه صعوبات في تحويل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب بسبب نقص المرافق اللازمة.

توجد طرق متعددة لتحويل المياه المالحة وغير النقية إلى مياه عذبة، مثل أنظمة التناضح العكسي، والترشيح بالأشعة فوق البنفسجية، وتحلية المياه بالطاقة الشمسية. لكن نظام تحلية المياه بالطاقة الشمسية يُعدّ من الخيارات الواعدة؛ حيث يعتمد على جهاز التقطير الشمسي الذي يستخدم الطاقة الشمسية لتحويل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب. يعتمد هذا النظام على استخدام حرارة الشمس لرفع درجة حرارة المياه المالحة إلى الغليان، مما يؤدي إلى تكوين بخار الماء الذي يُكثّف لاحقاً إلى ماء نقي.

تُعتبر هذه التقنية مناسبة بشكل خاص للاستخدام في المناطق النائية التي تعاني من نقص في إمدادات الطاقة، كما تُعدّ وسيلة مستدامة لتوفير مياه الشرب. وقد أجرت جامعة “غوجارات التكنولوجية” في الهند اختبارات لتحسين فعالية جهاز التقطير الشمسي. وقد أظهرت النتائج المنشورة في عدد 15 سبتمبر 2024 من دورية “Solar Energy” أن الجهاز المدعوم بأنابيب زجاجية مزدوجة الجدران حقّق تحسناً كبيراً في إنتاجية المياه وكفاءة الطاقة. التصميم الجديد للجهاز يمتص حرارة الشمس بشكل أكثر فعالية، ويقلل من فقدان الحرارة، مما يجعله حلاً واعداً في المناطق القاحلة.

تقنية تحلية المياه بالطاقة الشمسية تمثل حلاً مهماً لمواجهة تحديات نقص المياه العذبة، خصوصاً في المناطق النائية والقاحلة. تعتمد هذه الطريقة على الطاقة الشمسية، وهي مصدر طاقة متجدد ومتوافر بكثرة في البيئات الجافة، مما يجعلها مثالية للمناطق التي تفتقر إلى إمدادات الطاقة الكهربائية. ومن خلال استخدام حرارة الشمس لتحويل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب، تبرز هذه التقنية بكفاءتها في تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة، بفضل التصميم المحسن الذي يتضمن أنابيب زجاجية مزدوجة الجدران التي تقلل من فقدان الحرارة وتزيد من إنتاجية المياه.

والجدير ذكره أنّ تقنية تحلية المياه بالطاقة الشمسية تمثل حلاً مهماً لمواجهة تحديات نقص المياه العذبة، خصوصاً في المناطق النائية والقاحلة. تعتمد هذه الطريقة على الطاقة الشمسية، وهي مصدر طاقة متجدد ومتوافر بكثرة في البيئات الجافة، مما يجعلها مثالية للمناطق التي تفتقر إلى إمدادات الطاقة الكهربائية. من خلال استخدام حرارة الشمس لتحويل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب، تبرز هذه التقنية بكفاءتها في تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة، بفضل التصميم المحسن الذي يتضمن أنابيب زجاجية مزدوجة الجدران التي تقلل من فقدان الحرارة وتزيد من إنتاجية المياه. وعلى الرغم من أن تكلفة تحلية المتر المكعب من المياه قد تكون أعلى قليلاً مقارنة بتقنيات أخرى مثل التناضح العكسي، إلا أن استخدام الطاقة الشمسية يقلل الحاجة إلى الكهرباء، مما يجعله خياراً اقتصادياً مناسباً للمناطق التي تعاني من نقص الطاقة. إضافة إلى ذلك، تساهم هذه التقنية في تحسين جودة الحياة من خلال توفير مياه صالحة للشرب وتعزز من الاستدامة البيئية بكونها صديقة للبيئة، حيث لا تعتمد على الوقود الأحفوري وتقلل الانبعاثات الضارة. علاوة على ذلك، تتمتع هذه التقنية بمرونة كبيرة، حيث يمكن تكييفها لتلبية احتياجات متنوعة، من التطبيقات المنزلية الصغيرة إلى الحلول المجتمعية الكبيرة، مما يجعلها حلاً مبتكراً وفعّالاً لمواجهة أزمة المياه العالمية.

وعلى الرغم من أن تكلفة تحلية المتر المكعب من المياه قد تكون أعلى قليلاً مقارنة بتقنيات أخرى مثل التناضح العكسي، إلا أن استخدام الطاقة الشمسية يقلل الحاجة إلى الكهرباء، مما يجعله خياراً اقتصادياً مناسباً للمناطق التي تعاني من نقص الطاقة. إضافة إلى ذلك، تساهم هذه التقنية في تحسين جودة الحياة من خلال توفير مياه صالحة للشرب وتعزز من الاستدامة البيئية بكونها صديقة للبيئة، حيث لا تعتمد على الوقود الأحفوري وتقلل الانبعاثات الضارة. علاوة على ذلك، تتمتع هذه التقنية بمرونة كبيرة، حيث يمكن تكييفها لتلبية احتياجات متنوعة، من التطبيقات المنزلية الصغيرة إلى الحلول المجتمعية الكبيرة، مما يجعلها حلاً مبتكراً وفعّالاً لمواجهة أزمة المياه العالمية.

أجريت دراسات حالة لاختبار النظام الجديد في مواقع شبه قاحلة ونائية في ولاية غوجارات. أظهرت النتائج أن هذا النظام يمكن أن يوفر تكلفة إنتاج المياه، حيث تبلغ تكلفة تحلية المتر المكعب (1000 لتر) من المياه حوالي 4.4 دولار أميركي. وحقق النظام زيادة في الإنتاجية تصل إلى 25.4% وكفاءة طاقة أعلى تصل إلى 31.05% مقارنة بأنظمة التقطير الشمسي التقليدية. وأنتج النظام الجديد ما بين 7 و16 لتراً من مياه الشرب يومياً، وهو ما يتجاوز بكثير 4 إلى 7 لترات التي يتم إنتاجها عادةً بواسطة الأنظمة التقليدية.

من جانبه، يرى أستاذ كيمياء المياه في “مركز بحوث الصحراء” في مصر، الدكتور محمد السيد عبد الفتاح، أن التحسينات التي أُجريت على طريقة التبخير والتكثيف التقليدية قد زادت من الكفاءة وقللت من فقدان الحرارة، ما يجعلها مناسبة للمناطق النائية التي تفتقر إلى مصدر للكهرباء أو مياه عذبة. ومع ذلك، أشار إلى أن النظام لا يزال يعاني من بعض القصور، مثل كميات المياه القليلة نسبياً التي ينتجها، والتي تناسب الاستخدام الأسري المحدود، والحاجة إلى مساحات كبيرة من الألواح الشمسية لإنتاج كميات وفيرة من المياه. كما أن تكلفة إنتاج المياه أعلى مقارنة بطريقة التناضح العكسي التقليدية التي تتطلب الكهرباء، ما يجعلها مناسبة بشكل أكبر للأماكن النائية التي لا تتوفر بها مصادر كهرباء.