«مصدر» يسجل براءة اختراع في تحلية مياه البحر

نجح فريق بحثي تابع لمركز تكنولوجيا المياه المتقدم في معهد مصدر بجامعة خليفة في ابتكار تقنية جديدة لتحلية مياه البحر عن طريق عمليتي التناضح العكسي (الخاصية الأسموزية)، وعملية الترشيح فائقة الدقة، اللتين تقومان بدور فعال في عملية تحلية المياه، وذلك باستخدام الألواح التي تفصل الأغشية المستخدمة في تنقية المياه والمصنوعة بطريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتم تسجيل براءة اختراع للتصميم الحديث لألواح التنقية لدى مكتب براءات الاختراع الأميركي ومكتب العلامات التجارية المسجلة.

وضم فريق الباحثين الدكتور راشد أبوالرُّب، والدكتور هيكتور هيرنانديز، والدكتور جيوفاني بالميزانو، إضافة إلى عدد من الباحثين هم: عريب القطان وسريدار نفيا توماس وماهيندرا موكار، وأشرف على الفريق أستاذ الهندسة الكيميائية ومدير مركز تكنولوجيا المياه المتقدم في جامعة خليفة، الدكتور حسان عرفات.

وقال الدكتور حسان عرفات: «تلعب ألواح التنقية دوراً أساسياً في معالجة مياه التغذية والتي بدورها تؤثر في مدى فاعلية تدفق المياه خلال الأغشية، ما ينعكس بشكل مباشر على كمية الطاقة المستهلكة في محطات التحلية وخاصة التي تعتمد على عملية التناضح العكسي»، مشيراً إلى أن الألواح المستخدمة في تحلية المياه مصنوعة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، التي تتميز بطباعة أشكال هندسية معقدة وبأحجام مختلفة.

وأضاف: «تقوم عملية التناضح العكسي بإزالة الملح من مياه البحر عن طريق دفع المياه تحت تأثير الضغط للسماح لجزيئات الماء بالمرور من خلال الغشاء شبه النافذ، في حين تُمنع الأملاح والشوائب الصلبة من تخطي الغشاء، وتستهلك هذه العملية قدراً كبيراً من الطاقة وذلك لأن عملية دفع المياه تتطلب ضغطاً عالياً جداً لكي يتم التغلب على خاصيته التناضحية (الأسموزية)، كذلك الحال عند انسداد الأغشية الذي يتطلب أيضاً كماً هائلاً من الطاقة للتغلب عليه، إذ يعمل تراكم الترسبات والشوائب العضوية وغير العضوية على السطح الخارجي للأغشية على الحد من قدرة الغشاء على تنقية المياه من الأملاح والشوائب».

وأشار عرفات إلى أن ألواح التنقية التي صنعها الباحثون باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، تعتبر صفائح شبكية مصنوعة من مواد بوليميرية موضوعة بين طبقتين من الأغشية لتتمكن المياه من التدفق خلالها، حيث يحدث الانسداد عادةً بفعل الشوائب في ألواح التنقية أولاً، كما يساهم التصميم الهندسي لهذه الألواح في التأثير على تدفق المياه ومرورها خلال الأغشية.

وتابع: «ساهمت ألواح الأغشية في تدفق المياه بنسبة %16 باستخدام عملية التناضح العكسي للأغشية، وعملية الترشيح فائقة الدقة التي ساهمت أيضاً برفع نسبة تدفق المياه إلى %38 مقارنة بألواح التنقية التقليدية الأخرى، كما أثبتت هذه الألواح قدرتها على الحد من معدل الانسدادات الحاصلة على الأغشية بفعل الترسبات والشوائب بنسبة تصل إلى %91 مقارنة بألواح الأغشية الأخرى، مؤكداً على أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد قد أتاحت للباحثين فرصة طباعة ألواح التنقية في شبكة من الخلايا المترابطة على عكس ألواح التنقية التقليدية الأخرى والتي غالباً ما تكون خلاياها غير متطابقة.

ولفت عرفات إلى أن فريق الباحثين استطاع من خلال قدرتهم على التحكم في الشكل الهندسي للخلية أن يتوصلوا إلى إيجاد منحنيات ضمن خلايا ألواح التنقية والتي ساهمت بدورها بشكل كبير في تعزيز الديناميكية المائية، ما أدى إلى زيادة في تدفق المياه، حيث تحظى الطباعة ثلاثية الأبعاد بميزة فريدة مقارنة بالصناعات التقليدية الأخرى وهي القدرة على صناعة نماذج بأشكال معقدة تسمح بتدفق السوائل، الأمر الذي يمكن الباحثين من الحصول على تطبيقات جديدة لم تستخدم قبل عصر الطباعة ثلاثية الأبعاد، كما تساهم المنحنيات الهندسية في التصاميم ثلاثية الأبعاد في إحداث حركة دورانية للمياه في هذا النموذج، أما بالنسبة للنماذج ثنائية الأبعاد فإنها تحدث مقاومة للمياه».

وأكد أن هذه الألواح أثبتت قدرتها على تطوير وتعزيز عمليتي التناضح العكسي والترشيح فائق الدقة في مجالات تدفق المياه واستهلاك الطاقة والتخلص من المواد غير المرغوب فيها، وبناء على ذلك، يقوم فرق الباحثين حالياً باستكشاف طرق جديدة للاستفادة من التصاميم ثلاثية الأبعاد في التطبيقات المتعلقة بمعالجة مياه الصرف الصحي.

- الألواح أثبتت قدرتها على تطوير وتعزيز عمليتي

التناضح العكسي والترشيح فائق الدقة.