مصادر وانواع تحلية مياة البحار بالطاقة الشمسية

عانت دول العالم خلال عشر سنوات الماضية في ان غالبية مصادر المياة العذبة بالدول قاربه علي الانتهاء نظرا للاستخدام المفرط للماء من قبل البشر سواء في الاستخدام اليومي او في الزراعه ، لذلك بدأ العلماء في ابتكار طرف جديدة لتحلية مياة البحار بالطاقة الشمسية لتوفير مصادر مياة جديدة لتغطية العجز داخل البلاد في المياة سواء في الزراعه او الاستخدامات الاخري .

من خلال هذا المقال سوف نتعرف علي مفهوم تحلية المياة وطرق تحلية المياة ومراحلها :

اولا مفهوم تحلية المياة بالطاقة الشمسية : هي سلسلة من العمليات الصناعية التي تجرى لمياة البحار لإزالة كل أو جزء من الاملاح الزائدة والمعادن من المياه. إنه ايضا يتم إزالة الأملاح والمعادن الذائبة في الماء. لتصبح هذة المياة من الممكن استخدامها في الحياة العملية كالزراعة والشرب والصناعة .كما أن عملية التحلية تتطلب تقنيات ضخمه تستهلك طاقة ومالا بشكل كبير مخلفة آثارا ضارة على البيئة.

تتخلف توجهات دول العالم في طرق التحلية بين تحلية مياه البحر أو معالجة مياه الصرف الصحي والأمطار وإعادة استخدامها. فنجد أن أغلب معامل تحلية المياه تقع في الخليج العربي وليبيا بينما أكثر معامل المعالجة في مناطق متفرقة في العالم مثل الولايات المتحدة الأمريكية وسنغافورة ودول أوروبا.

علينا التطرق الي ان البحارة اليونانيين هما اول تطرقوا الي استخدام اسلوب التقطير الشمسي، وقد استخدمت هذه التكنولوجيا الأساسية لإنتاج المياه العذبة والمياه المقطرة الطبية. وكانت اللقطات الشمسية في الواقع الأسلوب الأول يستخدم على نطاق واسع لمعالجة المياه الملوثة وتحويلها إلى شكل الصالحة للشرب. في عام 1870 تم منح أول براءة اختراع أمريكية لجهاز التقطير الشمسي لنورمان يلر والتون ايفانز. وبعد ذلك بعامين في لاس ساليناس، وشيلي، وكارلوس ويلسون، وهو مهندس السويدية، بدأ بناء الطريقة المباشرة الشمسية مصنع التقطير بالطاقة لتزويد المياه العذبة للعاملين في نترات الفضة والألغام. انها تعمل بشكل مستمر لمدة 40 عاما وأنتج ما معدله 22.7 من الماء المقطر يوميا باستخدام النفايات السائلة من عمليات التعدين وتغذية المياه لها.

ثانيا : أنواع تحلية المياه بالطاقة الشمسية

هناك نوعان من الوسائل الأساسية لتحقيق تحلية المياه باستخدام الطاقة الشمسية، من خلال مرحلة تغيير من قبل إدخال الحرارية، أو في مرحلة واحدة خلال الفصل الميكانيكي. مرحلة تغيير يمكن تحقيق ذلك إما عن طريق التقطير الشمسي المباشر أو غير المباشر. ويتم إنجاز مرحلة واحدة في الغالب عن طريق استخدام الخلايا الضوئية لإنتاج الكهرباء لدفع مضخات بالرغم من أن هناك طرق تجريبية قيد البحث باستخدام جمع الحرارية الشمسية لتوفير هذه الطاقة الميكانيكية.

ثالثا : مراحل تحلية المياة بالطاقة الشمسية :

تمر كلا من مياة البحار او مياة الصرف الصحي الي ثلاث مراحل قبل عملية الضخ والتوزيع في الشبكة :

المرحلة الاولي : المعالجة الأولية للمياه: ويتم فيها ازالة جزء كبير من المواد العالقة بالمياه كالتراب والبكتيريا. وتتم إما عن طريق المعالجة الاولية لتقطير المياة أو عن طريق المعالجة الاولية الحديثة للمياة . ويتم إضافة بعض المواد الكيميائية خلال العملية لتسهيل عمليات المعالجة

المرحلة الثانية : عملية ازالة الأملاح: ويتم فيها ازالة جميع الأملاح الذائبة في المياه والفيروسات والمواد الأخرى كالمواد الكيميائية والعضوية المنقولة والذائبة في الماء. وتتم عن طريق استخدام الأغشية أو التقطير

المرحلة الثالثة وهي المعالجة النهائية للمياه: ويتم فيها إضافة بعض الأملاح والمواد الأخرى لجعل الماء صالحا للاستخدام البشري وهذا يتم فقط عندما يكون الهدف من العملية خدمة المرافق التابعة للاستهلاك المباشر للبشر كالشرب أو الاستخدام المنزلي أو الزراعة. لا يتم إضافة الأملاح إذا كان الغرض منها استخدامات في تطبيقات الصناعة والأدوية لأنها تؤثر سلبا على جودة المنتج.

رابعا : طرق تحلية مياة البحار :

يتم تحلية مياة البحار او الصرف الصحي علي حسب الاستخدامات المرادة عن طريق :

استخدام الاغشية — التقطير

اولا : استخدام الأغشية: يتم في عملية تحلية المياه استخدام غشاء نصف نافذ يعرف بغشاء التناضج العكسي حيث يسمح هذا الغشاء بمرور الماء العذب في أتجاه الضغط المنخفض وعدم مرور الملح و البكتيريا من خلالها . يحتاج ذلك زيادة الضغط علي ناحية الغشاء التي تملؤها مياه البحر ، ويبلغ هذا الضغط نحو 70 ضغط جوي، وعادة ينتج هذا الضغط بمضخات تعمل بالكهرباء. يتم أيضا استخدام أغشية أخرى لهذة العمليه ، لكن معظم الأبحاث الموجودة تركز على ايجاد أغشية أفضل وأكثر فعالية فيتوقع .

ثانيا : التقطير:و تكمن هذه العملية في رفع درجة حرارة المياه المالحة إلى درجة الغليان وتكوين بخار الماء الذي يتم تكثيفه بعد ذلك إلى ماء مقطر ، فبذلك يكون الماء المقطر خاليا من الملح . هذا الماء ليس له طعم ،ومن ثم يعالج بإضافات ليكون ماء صالحا للشرب أو الري. تستخدم هذه التقنية غالبا عندما يتطلب الأمر معالجة مياه شبه خالية من الأملاح للتطبيقات الصناعية والكيميائية والحيوية.

اعلينا معرفة ان لطاقة الحرارية المستخدمة في تحلية مياة البحار تكون ناتجة من الغاز الطبيعي او الفحم او الطاقة النوويه , وبها تتم عملية تبخير الماء.

بعد ان وضحنا مراحل وطرق وانواع طرق تحلية مياة البحار بالطاقة الشمسية واستفادة الدولة منها ، علينا ان نتطرق الي مخاطر التي تتعرض لها البيئة جراء هذة العملية :

عملية التحلية تستهلك طاقة كبيرة والتي يحصل عليها من قبل حرق الوقود أو النفط أو استخدام الطاقة الكهربائية والطاقة النووية فالبتالي ترتفع نسبة ثاني اكسيد الكربون في الجو .
أيضا من المشاكل البيئية التي تنتج عن عملية تحلية المياة هو مخلفات عملية التحلية وهو ما يعرف بالمحلول الملحي المركز والذي يزيد عند القائه في البحر كمية الأملاح الذائبة فيه وبالتالي يؤثر سلبا على الحياة البحرية.

لذلك تجري دول العالم الاول العديد من الابحاث والتجارب للتوصل الي طرق اقل خطورة وضرر علي البيئة عند تحلية مياة البحار بالطاقة الشمسية والاستفادة من هذة العملية في الشرب او ري الاراضي الزراعية .