| تفاصيل الخبر |
تطبيقات تكنولوجيا النانو في مجال تنقية المياه
2024-02-29
مركز تنمية حوض أعالي الفرات/ جامعة الانبار
أحدثت تكنولوجيا النانو تقدماً هائلاً في تكنولوجيا الإنتاج الأنظف، ممثلة في تخفيض النفايات الصناعية، ومن ثم التخلص من التلوث الصناعي، وتحسين كفاءة استخدام الموارد الاقتصادية المتاحة، كذا العمل على إنتاج منتجات بلاستيكية وزيتية نانوية مقاومة للحرارة. حيث يتم استخدام مواد نانوية صديقة للبيئة تتفاعل مع الأشعة الفوق بنفسجية مما يتيح عملية التنظيف الذاتي للمواد مثل: الشبابيك، وزجاج السيارات، وكذلك استخدام الجسيمات النانوية التي تعمل على التخلص من الملوثات والتخلص من الروائح الكريهة مثل: استخدام جسيمات الفضة وثاني أكسيد التيتانيوم النانويين، وتوجد عديد من التطبيقات لهذه التقنية الرائعة في مجال الزراعة والبيولوجيا الحيوية والهندسة وغيرها من المجالات.
وفيما يلي سوف نتكلم عن أهم التطبيقات البيئية الخضراء لتكنولوجيا النانو في المستقبل الا وهو مجال تنقية المياه:
يكون الماء العذب حوالي 3% من ثلثيه مجمد والباقي 1% للاستهلاك العالمي (world supply)، المعروض عالميا، واليوم 1.1 بليون من البشر لا يصلون إلى الماء الآمن (صحي)، و 2.4 بليون يفتقدون نظام خدمات للصرف الصحي، 80% من الأمراض في الدول النامية سببها المياه الملوثة ((sanitation الطلب على المياه يزداد بزيادة النمو في عدد السكان، وزيادة الاستهلاك الفردي، وثلثا العالم مهددون بالعطش مع 2050 م.
إن دورة الماء في الطبيعة global hydrological cycle)) قد حافظت على توفير المياه العذبة ونقائها أثناء تبادل المياه بين المحيط والأرض والغلاف الجوي بالتغذية الدائمة للمياه الجوفية والأنهار والبحيرات، وهذا قد ولد ضمانًا بتوفير المياه ونقائها، لكن الأنشطة البشرية المختلفة الناتجة عن التطورات الاقتصادية الهائلة وعلى مدى طويل من الزمن (الأنشطة الصناعية والزراعية وتطور المدن وحرق الوقود الأحفوري) ساهمت بشكل كبير في تلوث المياه وزيادة الطلب عليها (زاد سحب المياه خلال الفترة من 1900 إلى 2010 إلى أكثر من ثمانية أضعاف)، كما أدت إلى تغيير كبير في المناخ مما عمل على زيادة درجات الحرارة، وارتفاع مستوى سطح البحر، وذوبان الثلوج، وعدم انتظام سقوط الأمطار حيث زاد الهطول زيادة كبيرة في بعض مناطق العالم مسببًا سيلان الأنهار والفيضانات بينما انخفض في مناطق أخرى مسببًا الجفاف والتصحر. وهكذا قد تأثرت الموارد المائية في أجزاء كثيرة من العالم وبدأت تنضب كميا وتتلوث بشكل أكبر، ولم يعد بالإمكان مقابلة الاحتياج المتزايد لها وأصبحت العامل الرئيسي الذي يحد من التطور الاقتصادي والنمو السكاني.
ولقد تمت خلال السنوات القليلة الماضية مخرجات لبحوث تطبيقية أدت إلى تقديم عدة حلول ابتكارية واعدة تتعلق بمجال تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها الحالية والمستقبلية في معالجة الملوثات البيئية في الماء والتربة والهواء وتجنب حدوثها مرة أخرى.
وأحد أهم هذه العلوم والتقنيات المؤهلة لتقديم حلول جديدة ومبتكرة لتوفير كميات المياه المطلوبة عن طريق تحلية مياه البحر، ومعالجة المياه غير الصالحة وإزالة الملوثات المختلفة منها والمحافظة عليها نقية هي علوم وتقنيات النانو التي يمكن استخدامها في الترشيح النانوي والتحلية (nano filtration and desalination) حيث تستعمل أغشية الترشيح النانوية في إزالة الأملاح المذابة (التحلية) من المياه المالحة (العسرة) وإزالة الملوثات الميكروية (الزرنيخ والكالسيوم) وتليين المياه (إزالة أيونات الكالسيوم والمغنسيوم) ومعالجة الفضلات، وفي بعض الاستخدامات إزالة الملوثات البيولوجية مثل الميكروبات والفيروسات، وكذلك المحفزات النانوية (nano catalyst) بمختلف أشكالها وأنواعها يمكن استخدامهما لتحليل الملوثات العضوية وإزالة الأملاح والمعادن الثقيلة من السوائل، ومن المتوقع أن تمكننا من استخدام المياه شديدة التلوث والملوحة للشرب والزراعة.
أما الجسيمات النانوية المغناطيسية (Magnetic particles) فتستخدم لإزالة المعادن الثقيلة مثل الزرنيخ والأملاح والمركبات العضوية من المياه، والمجسات النانوية
((Sensors nano تطور لاستعمالها للكشف عن الملوثات الكيميائية والبيولوجية وتحليل المياه في عين المكان دون الحاجة لأخذ عينات للتحليل في المعامل، وتعمل على مراقبة المياه والمحافظة عليها نقية، وهناك كثير من المؤسسات العلمية والشركات التي بدأت العمل في استخدام تقنيات النانو في تحلية المياه أو معالجتها وإزالة الملوثات منها وتدويرها ومراقبتها والمحافظة عليها نقية.
وتلعب تقنية النانو دوراً في الكشف عن التلوث في المستوى الجزيئي وتطوير كبير في أنظمة التصفية ونورد بعض الاستخدامات لتقنية النانو في فيما يلي:
1) الأغشية المصممة نانوياً ستؤدي إلى عمليات تنقية مياه أكثر كفاءة وخاصة بالنسبة لاستهلاك الطاقة في تقنية (.(reverse osmosis
2) الطلاء المعمول من المواد النانوية يقلل من (blo film fouling) وهي مشكلة تخص التقنيات الغشائية.
3) التجارب باستخدام جسيمات (palladium-doped iron) قد بينت إمكانية القضاء على الملوثات العضوية في المياه الجوفية.
4) أكاسيد المعادن المختلفة المركبة نانوياً تستطيع القضاء على السموم البيولوجية في الماء من خلال المحفزات الضوئية والأكسدة.
5) الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد الأسود (magnetite) أثبتت قدرتها على إزالة الزرنيخ من الماء.
6) هناك دراسات لاستخدام بعض المواد النانوية مثل جسميات الحديد لتحويل المعادن الثقيلة مثل الرصاص والزئبق، إلى شكل غير قابل للذوبان.
7) أجهزة الإحساس (Sensors) النانوية استخدمت للكشف على المعادن والسموم البيولوجية والمركبات العضوية بشكل دقيق وسريع، وهذه الأجهزة يمكن أن تشتغل من خلال نظام تحكم دقيق للكشف ومعالجة التلوث.
في الختام ندرج لكم اهم التوصيات:
1) التعاون مع جميع الجهات البحثية والعلمية في الدول العربية والأجنبية للتعرف على آخر المستجدات والتطورات الخاصة بتطبيقات تكنولوجيا النانو في المجال البيئي.
2) تصميم مناهج دراسية عن تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها في مجال البيئة.
3) تنظيم ورش عمل أسبوعية أو شهرية لدعم دور تكنولوجيا النانو في المجال البيئي في الجامعات العراقية يتم من خلالها مناقشة أحدث الأبحاث العالمية والعربية في هذا المجال.
4) تفعيل استخدام تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها في حل مشاكل الطاقة في العراق (عن طريق استخدام خلايا الطاقة الشمسية) والمياه (استخدام مرشحات تكنولوجيا النانو لتحلية مياه البحر والمياه الجوفية والآبار كمصادر مياه بديلة - إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في أعمال الزراعة والري).
#مركز_تنمية_حوض_اعالي_الفرات
#Upper_Euphrates_Basin_Developing_Center
