هل من حل لمشكلة المياه؟ دعونا نتعرف على صندوق غريب يجمع الماء من السماء! (تقنية تنقية المياه)

تخيل، في قلب صحراء قاحلة، صندوقًا صغيرًا قادرًا على إنتاج مياه شرب نظيفة من الهواء. يبدو الأمر وكأنه مشهد من فيلم خيال علمي، أليس كذلك؟ لكنه أصبح واقعًا. اليوم نتحدث عن بعضٍ من أروع التقنيات الجديدة التي قد تُسهم في حل أزمة المياه العالمية الحادة.

بحسب الأمم المتحدة، يفتقر أكثر من ملياري شخص حول العالم إلى مياه الشرب الآمنة . بعض المناطق تعاني من ندرة المياه بطبيعتها، وقد فاقمت موجات الجفاف الناجمة عن تغير المناخ هذه المشكلة. بالنسبة لبعض الناس، تكون المياه المتوفرة لديهم ملوثة ومليئة بالجراثيم والمواد الكيميائية السامة، وبالنسبة لآخرين، تكون المياه ملوثة ومليئة بالجراثيم والمواد الكيميائية السامة . لذا، يبحث العلماء عن طرق جديدة ومبتكرة لحل هذه المشكلة.

حصادة الصحراء: صندوق يصنع الماء من الهواء في الصحراء

يحتوي الهواء الذي نتنفسه على كمية كبيرة من بخار الماء، الذي لا يمكننا رؤيته. وهذا أحد أكبر مصادر المياه على الأرض.

توصل البروفيسور ياغي وفريقه إلى طريقة مبتكرة لتسخير هذا المورد المائي الهائل وغير المرئي. فقد جمعوا جزيئات خاصة لتكوين بنية شبيهة بالهيكل الداعم، تُعرف باسم الأطر المعدنية العضوية (MOFs) . إنها حقاً مذهلة، إذ أن قطعة صغيرة من هذه الأطر، بحجم عظمة، تبلغ مساحتها السطحية مساحة ملعبين لكرة القدم عند فردها.

قاموا بصنع صندوق من البلكسيغلاس مملوء بمادة MOF هذه. يسخن هذا الصندوق عند تعرضه لأشعة الشمس. تمتص مادة MOF الموجودة داخل الصندوق حتى أقل كمية من بخار الماء في هواء الصحراء الجافة. ثم يتحول بخار الماء الممتص إلى سائل ويُجمع كمياه نظيفة صالحة للشرب. وكما يقول البروفيسور ياغي: "لا توجد مادة أخرى في العالم قادرة على امتصاص الماء من الهواء في مثل هذه الرطوبة المنخفضة وإطلاقه مرة أخرى، باستثناء مادة MOF هذه".

يمكن لصندوق يعمل بالطاقة الشمسية مصنوع من 200 غرام فقط من هذا الإطار المعدني العضوي أن يجمع أكثر من غالون (حوالي 4.5 لتر) من الماء يومياً. أما النموذج الذي يعمل بالكهرباء فيمكنه القيام بذلك بشكل مستمر طوال اليوم.

جهاز "كشف السموم في الدماغ الحيوي" الذي يكشف السموم في الماء

لا يكفي أن يكون الماء نظيفًا، بل يجب أن يكون آمنًا أيضًا. قد يحتوي الماء على سموم خطيرة لا نراها ولا نتذوقها، مثل الزرنيخ والرصاص والبكتيريا الضارة. ويسعى باحثون في جامعة نورث وسترن إلى إيجاد طريقة سهلة للكشف عن هذه السموم.

لقد استعانوا بالكائنات الدقيقة للقيام بذلك. تتمتع هذه الكائنات بقدرة مذهلة على التعرف على المواد السامة في الماء وحماية نفسها منها. وكأن لديها "دماغًا جزيئيًا جينيًا" متخصصًا لهذا الغرض تحديدًا.

كيف يعمل هذا؟

ببساطة، تحتوي هذه الكائنات الدقيقة على نوع من البروتينات يُسمى المستشعرات الحيوية في أجسامها. فعند وجود مادة سامة في الماء، كالرصاص مثلاً، يرتبط هذا المستشعر الحيوي بجزيئات الرصاص. ثم يُفعّل جين معين في جسم الكائن الدقيق، فيُضخ الرصاص خارج الجسم.

قام الباحثون بأخذ هذه المجسات الحيوية وإجراء تعديلات طفيفة على تركيب الحمض النووي الخاص بها. ومن خلال هذا التعديل، قاموا بتفعيل جين يُصدر ضوءًا (يتوهج) بدلاً من الجين الذي يُصدر سمًا عند التعرض لمادة سامة كالرصاص.

إذن، ما يحدث الآن هو أنه عند إضافة هذه البروتينات المعدلة وراثيًا إلى عينة ماء، إذا كان هناك سم في تلك العينة، فإنها تبدأ بالتوهج. وكلما زادت نسبة السم في الماء، زاد توهجها. إنه أشبه بالسحر!

ملخص للتقنيات الحديثة

بعض هذه التقنيات الحديثة التي ظهرت كحلول لأزمة المياه العالمية مُلخصة في الجدول أدناه.

بعض الحلول الأكثر إثارة للدهشة

جهاز الكلور الذي لا يترك مجالاً للخطأ

الكلور مطهر قوي يقضي على الجراثيم في الماء، لكن استخدامه الأمثل قد يكون صعباً. فعند إضافة أقراص الكلور، قد ينتج أحياناً تركيز زائد أو ناقص. ولحل هذه المشكلة، طور باحثون في معهد تافتس للبيئة جهازاً بسيطاً يعمل بدون كهرباء .

يتكون الجهاز من جزأين: صندوق صغير يُركّب في نهاية أنبوب الماء، وخزان مملوء بالكلور السائل. عندما يتدفق الماء بسرعة عبر الأنبوب، يتولد فرق في الضغط داخل هذا الصندوق الصغير، وهو ما يُعرف بتأثير فنتوري . وبفضل هذا الفرق في الضغط، تُسحب الكمية المناسبة من الكلور تلقائيًا من خزان الكلور وتُخلط بالماء. وبهذه الطريقة، يبقى الماء نظيفًا دائمًا، دون أي خطأ بشري.

طريقة لإزالة الرصاص عن طريق "صدم" الماء

بسبب الأزمة الصحية الخطيرة الناجمة عن الرصاص في إمدادات المياه في مدينة فلينت الأمريكية، قام فريق من العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير طريقة جديدة لإزالة المعادن الثقيلة من الماء.

استخدموا تقنية تُسمى "التحليل الكهربائي بالصدمة" . تعتمد هذه التقنية على استخدام الكهرباء لفصل الشوائب في الماء. يُعدّ الرصاص مادةً يصعب إزالتها من الماء لأنه قد يلتصق بجدران الأجهزة بطرق أخرى. لكن هذه التقنية قادرة على إزالة 95% من الرصاص دون إزالة المعادن الأساسية كالصوديوم من الماء. وهذا يُنقي الماء ويترك المعادن التي يحتاجها الجسم.

تُظهر هذه التقنيات مجتمعةً قوة العلم والابتكار في معالجة أحد أكبر التحديات التي تواجه البشرية، ألا وهو أزمة المياه. وستساهم هذه التقنيات بشكل كبير في إنقاذ الناس من الأمراض التي تسببها المياه الملوثة، وفي بناء مستقبل صحي. لذا، من واجبنا أن نُدرك قيمة الماء وأن نستخدمه باعتدال.

تنقية المياه، المياه النظيفة، تكنولوجيا المياه، الجفاف، ندرة المياه، الاكتشافات العلمية، MOF