إن تحويل مياه البحر إلى مياه صالحة للشرب عملية مكلفة للغاية وتستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة، إلى درجة تجعلها غير قابلة للتطبيق في معظم أنحاء العالم. لكن شركة نرويجية تختبر نهجًا جديدًا قد يغيّر ذلك. إذ تعتزم شركة Flocean إطلاق أول محطة تحلية مياه تحت سطح البحر على نطاق تجاري في العالم عام 2026، وتؤكد أن نظامها سيخفض تكلفة العملية واستهلاكها للطاقة بشكل كبير.
يشهد الطلب العالمي على المياه ارتفاعًا متزايدًا، مدفوعًا بالنمو السكاني، وتغير المناخ، والاستخدامات الصناعية مثل مراكز البيانات والتصنيع. وفي المقابل، تتناقص موارد المياه العذبة بسبب الجفاف، وإزالة الغابات، والري المفرط.
يشهد الطلب العالمي على المياه ارتفاعًا متزايدًا، مدفوعًا بالنمو السكاني، وتغير المناخ، والاستخدامات الصناعية مثل مراكز البيانات والتصنيع. وفي المقابل، تتناقص موارد المياه العذبة بسبب الجفاف، وإزالة الغابات، والري المفرط.
حاليًا، توفر محطات تحلية المياه البرية نحو 1٪ فقط من إمدادات المياه العذبة في العالم، ويعتمد أكثر من 300 مليون شخص على هذا المصدر لتلبية احتياجاتهم اليومية من المياه. وتوجد أكبر هذه المحطات في الشرق الأوسط، حيث تجعل الطاقة الرخيصة هذه التكنولوجيا أكثر جدوى، في حين تزيد ندرة المياه من ضرورتها.
تعتمد التقنية الرائدة في تحلية المياه اليوم على التناضح العكسي، حيث تُضخ مياه البحر عبر غشاء يحتوي على ثقوب مجهرية لا تسمح إلا بمرور جزيئات الماء، بينما تُحتجز الأملاح والشوائب الأخرى. ويتطلب دفع المياه عبر هذه الأغشية تعريضها لضغط عالٍ، وهي عملية تستهلك كميات هائلة من الطاقة.
أما نهج شركة Flocean، فيقوم على إنزال وحدات ترشيح المياه إلى أعماق المحيط، حيث يتم فصل المياه العذبة عن الأملاح في العمق، ثم تُضخ المياه العذبة إلى اليابسة. ومن خلال وضع وحدات التناضح العكسي تحت الماء على أعماق كبيرة، تستفيد هذه التقنية من الضغط الهيدروستاتيكي — أي وزن عمود الماء الهائل فوقها — لدفع مياه البحر عبر أغشية الترشيح.
ووفقًا للشركة، فإن تقليل الحاجة إلى الضخ يعني تقليل استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 40 و50٪ مقارنة بمحطات التحلية التقليدية. إضافة إلى ذلك، تكون مياه البحر أنقى كلما ابتعدنا عن منطقة الضوء الشمسي (التي تمتد حتى عمق 200 متر تحت سطح الماء)، ما يقلل الحاجة إلى المعالجة المسبقة قبل وصول المياه إلى الأغشية.
يقول ألكسندر فوغلسانغ، مؤسس شركة Flocean ورئيسها التنفيذي: «الأمر في الأساس ممل جدًا هناك في الأسفل من منظور العمليات والهندسة. فالمِلوحة ودرجة الحرارة والضغط ثابتة. الظلام سائد. ولا توجد الكثير من البكتيريا التي قد تسبب التلوث الحيوي للأغشية». كما أن الضغط الهيدروستاتيكي نفسه الذي يدفع المياه عبر الأغشية يساعد أيضًا على تشتيت المحلول الملحي الناتج عن العملية، والذي تقول الشركة إنه خالٍ من المواد الكيميائية التي قد تضر بالحياة البحرية.
على مدار العام الماضي، قامت Flocean بتحلية المياه على عمق 524 مترًا في موقعها التجريبي داخل أكبر قاعدة إمداد بحرية في النرويج، في مجمّع مونغستاد الصناعي. ويجري حاليًا بناء منشأتها التجارية، التي تحمل اسم Flocean One، في الموقع ذاته، ومن المقرر أن تنتج في مرحلتها الأولى نحو 1000 متر مكعب من المياه العذبة يوميًا عند بدء تشغيلها العام المقبل. ويمكن بعد ذلك توسيع القدرة الإنتاجية بشكل وحداتي من خلال إضافة المزيد من وحدات التحلية.
ويضيف فوغلسانغ: «فلسفتنا تقوم على الإبقاء على الوحدات تحت سطح البحر بالحجم نفسه، والتوسع عبر التكرار بدلًا من بناء آلات أكبر فأكبر». ومع ذلك، فإن التوسع يتطلب بعض المفاضلات الهندسية على مستوى النظام ككل، إذ ستتشارك الوحدات الإضافية في مصدر الطاقة وأنظمة التحكم نفسها. ولهذا، يعمل مهندسو Flocean على تنظيم توزيع الطاقة ونظام تجميع المياه العذبة — وهو الآلية التي توجه المياه المنقّاة من عدة أغشية إلى خط إخراج واحد — بحيث يكون التوسع في الإنتاج سلسًا وبسيطًا قدر الإمكان.
يقول نضال هلال من جامعة نيويورك أبوظبي: «قد يصبح هذا الحل قابلًا للتطبيق في مواقع مناسبة، ويوفر مياهًا ميسورة التكلفة إذا ما انخفضت التكاليف، لكنه لم يُثبت بعد فعاليته على نطاق واسع». ويضيف: «إن نشره على نطاق بلدي واسع سيعتمد على تجاوز تحديات تقنية واقتصادية على مدى عدة سنوات».
ويشير هلال إلى أن خفض التكاليف سيكون عاملًا حاسمًا لتوسيع نطاق هذه التكنولوجيا، إذ لا تزال أكثر كلفة بكثير من الحصول على المياه العذبة عبر الطرق التقليدية، مثل السحب من البحيرات أو طبقات المياه الجوفية.
وسيُعد تنظيف الأغشية وصيانتها من أكبر بنود التكلفة لدى شركة Flocean. ومن شأن التقدم في تقنيات الأغشية أن يساعد في ذلك؛ إذ يعمل فريق هلال البحثي على تطوير أغشية موصلة للكهرباء تستخدم التيار الكهربائي لطرد أيونات الملح والمواد الملوِّثة، ما يسمح لها بالتنظيف الذاتي وزيادة معدلات الإنتاج. كما يستكشف الباحثون طرقًا لإعادة تدوير البلاستيك أحادي الاستخدام وتحويله إلى مواد تُستخدم في تصنيع الأغشية، بما يعزز الاستدامة ويخفض التكاليف بشكل أكبر. ويقول هلال: «الأغشية الأكثر متانة والمضخات عالية الكفاءة يمكن أن تخفض النفقات التشغيلية أكثر، في حين أن دمج الطاقة المتجددة يقلل تكاليف الطاقة».
ومن المتوقع أن تبدأ منشأة Flocean One بإنتاج المياه العذبة في الربع الثاني من عام 2026. وإذا عملت التكنولوجيا كما هو مخطط لها، فقد يساعد ذلك الشركة على الحصول على الدعم اللازم لبناء منشآت أكبر في مواقع أخرى. ويقول فوغلسانغ: «أكبر تحدٍّ نواجهه هو تحقيق الانسجام الكامل. نحن بحاجة إلى العميل، ونحتاج إلى تصاريح حكومية، ونحتاج إلى شركاء ماليين أقوياء».
المصدر: NewScientist