الطاقة الشمسية تقنية جديدة لإستخراج الماء من الهواء

تُعتبر مشكلة الحصول على المياه واحدة من أهم القضايا التي تؤرق حكومات العالم وأحد أبرز تحديات المستقبل. فوفقاً لمنظمة الصحة العالمية (WHO)، فإن ما يناهز 1.1 مليار شخص يفتقرون إلى مصادر المياه الصالحة للشرب في جميع أنحاء العالم. ويمكن لهذه المشكلة أن تتفاقم بحلول عام 2030م، إذا لم تتم إدارة الموارد المائية العذبة وفق معايير صارمة

ولمساعدة هؤلاء السكان، يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم على إيجاد مصادر جديدة للماء. ولئن ركزت بعض فرق البحث جهودَها على تطوير عمليات تحلية المياه البحر للحصول على مياه عذبة، فإن فُرُقاً بحثيةً أخرى ولَّتْ وجهَها نحو مصدرٍ آخر هو البحث العلمي والابتكار، وقد تمكن فعلاً فريق من من العلماء الأمريكيين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، وجامعة كاليفورنيا من إبتكار جهاز قادر على فصل الماء عن الهواء، كما بين ذللك المقال المنشور في مجلة "ساينس" العلمية مؤخراً ويستطيع هذا الجهاز العمل في الأماكن التي لا تتجاوز نسبة الرطوبة فيها 20%. ويعمل بالطاقة الشمسية فقط ولا يحتاج إلى مصدر إضافي للطاقة، وأُطلق على الجهاز إسم "حصادة الطاقة الشمسية". وتتمثل التقنية التي يستعملها النظام المبتكر؛ في إستخدام مركباتٍ تُدعى الأطر أو الهياكل المعدنية العضوية (Metal-Organic Frameworks)، التي تتميز بأسطح هجينة مصنوعة من الجزيئات والأيونات العضوية والمعدنية

وكان للعالم الأردني "عمر ياغي" أستاذ الكيمياء في جامعة بيركلي؛ دوراً هاماً في إبتكار التقنية التي يعمل بها الجهاز. فقد عمل طوال العشرين عاماً الماضية؛ على هذه المركبات التي تجمع بين معادن مختلفة وجزيئات عضوية؛ من أجل خلق بنية مسامية صلبة؛ بإمكانها تخزين الغازات أو السوائل. وفي العام 2014م، توصل ياغي وفريقه إلى تصنيع مركب مكون من معدن الزركونيوم وحمض الأديبيك Adipic acid، قادر على التقاط بخار الماء. فاقترح على زملائه في معهد ماساشوستس للتكنولوجيا، إستخدام هذا المركب لتصميم جهاز لإستخلاص الماء السائل من الهواء. ونجح الفريق في إنشاء نموذج أولي لهذا الجهاز الذي أنتج ثلاثة لترات من المياه والتي تم وصفها في الدراسة الجديدة

ويتكون الجهاز من بلورات مركبة من هياكل معدنية عضوية مضغوطة بين لاقط للطاقة الشمسية؛ ومكثف لوحي. ويوضع الجهاز داخل غرفة مفتوحة ليتسرب إليها الهواء؛ وفي درجة حرارة عادية. وعندما ينتشر الهواء داخل تجويفات المركب، تعلق جزيئات بخار الماء على الأسطح الداخلية للجهاز. وتقوم أشعة الشمس التي تدخل الجهاز برفع درجات حرارة الهياكل المعدنية العضوية بدفع جزيئات الماء إلى مكثف في درجة حرارة الغرفة، وهو ما يؤدي إلى تكثيف البخار؛ وإنتاج المياه السائلة الصالحة للشرب، والتي تنزل في حاوية الجهاز. حالياً مازال هذا النموذج في مرحلة الإختبار والتجريب، ولكن يبدو أن النتائج الأولية قد أكدت فعالية هذا الجهاز. ووفقاً للدراسة، فإن الجهاز قادر على فصل ما معدله 2.8 لتر من الماء عن الهواء خلال12 ساعة؛ باستخدام كيلوغرام واحد من الهياكل المعدنية العضوية وفي ظل نسبة رطوبة تتراوح بين 20% و % 30

ولكن الجهاز مازال في حاجة إلى التطوير كما ووصف الباحث عمر ياغي