نظام لتحلية مياه البحر.. ثورة متقدمة تعزز تحلية الماء وتوفر الطاقة
تاريخ النشر: 20th, February 2024 GMT
في دراسة نشرتها دورية سيل ريبورتز فيزيكال ساينس، حقق الباحثون في كلية تاندون للهندسة بجامعة نيويورك تقدما كبيرا في تحلية مياه البحر باستخدام الأكسدة والاختزال المعروفة اختصارًا بـ" آر إف دي".
والأكسدة والاختزال تقنية كهروكيميائية ناشئة يمكنها تحويل مياه البحر إلى مياه صالحة للشرب وتخزين الطاقة المتجددة بأسعار معقولة.
وتأتي نتائج هذه الدراسة تلبية لرؤية مبادرة "إزالة الكربون من التصنيع الكيميائي باستخدام الكهرباء المستدامة"، وهي تجمع لفريق متنوع من الباحثين وخبراء الصناعة المخصصين لإزالة الكربون من الصناعة الكيميائية عن طريق الكهرباء، وذلك في سعي لتحويل العالم نحو الطاقة النظيفة.
التحلية بالأكسدة والاختزالوبحسب المعلومات الواردة في البيان، فإن تحلية مياه البحر سلسلة من العمليات الكيميائية الصناعية تُجرى لإزالة الأملاح الزائدة والمعادن من المياه، حيث يمكن تحلية مياه البحر ليصبح من الممكن استخدامها في الحياة العملية كالزراعة والشرب والصناعة.
وتتطلب عملية التحلية تقنيات تستهلك طاقة ومالا كبيرين وتُخلف آثارا ضارة في البيئة، إذ إن استهلاك الطاقة في عملية التحلية تُعد من المشاكل والعقبات الصعبة التي تحتاج إلى تذليل، وهي من الأهداف التي يجري العمل عليها في المراكز العلمية التي تبحث عن بدائل ذات استهلاك أقل للطاقة وأكثر فاعلية وصديقة للبيئة.
وتجري عملية التحلية في ثلاث مراحل أساسية قبل عملية التوزيع والضخ في الشبكة مرتبة على النحو التالي: المعالجة الأولية للمياه، عملية إزالة الأملاح للمياه، المعالجة النهائية للمياه.
وفي مرحلة إزالة الأملاح تُزال جميع الأملاح الذائبة في المياه والفيروسات والمواد الأخرى كالمواد الكيميائية والعضوية المنقولة والذائبة عن طريق استخدام الأغشية أو التقطير.
كما تُعد التقنيات الكيميائية التي تُستخدم في مرحلة إزالة الأملاح واحدة من تقنيات الأكسدة والاختزال، وهي عبارة عن جزأين من التفاعلات الكيميائية تحصل تباعا، فالأكسدة تفاعلات كيميائية يحدث فيها تغير في عدد أكسدة ذرات المواد المتفاعلة نتيجة انتقال الإلكترونات فيما بينها، حيث تفقد فيها الإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات أو الأيونات والتي ينتج عنها زيادة في الشحنة الموجَبة أو نقصان في الشحنة السالبة.
أما الاختزال أو الإرجاع فهي عملية اكتساب للإلكترونات من قبل الذرات أو الجزيئات أو الأيونات ينتج عنها نقصان في الشحنة الموجبة أو زيادة في الشحنة السالبة.
وبتعريف أدق يمكن وصف عملية الأكسدة بالنسبة لعنصر ما (أو لجزيء يحوي عنصرا تُجرى عليه هذه العملية) بأنها زيادة في عدد أكسدة هذا العنصر، في حين أن الاختزال -أو الإرجاع- هو نقصان في عدد الأكسدة.
فوائد التحلية ببطارية الأكسدة والاختزالوبحسب البيان الصادر من جامعة نيويورك تاندون، قام فريق الجامعة بقيادة الدكتور أندريه تايلور أستاذ الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية ورئيس مبادرة "إزالة الكربون من التصنيع الكيميائي باستخدام الكهرباء المستدامة"، بزيادة معدل إزالة الملح في نظام تحلية مياه البحر بواسطة الأكسدة والاختزال، وذلك بمقدار يقترب من 20%، مع خفض الطلب على الطاقة عن طريق تحسين معدلات تدفق السوائل.
ويعتمد مشروع نظام تحلية مياه البحر الذي اقترحته الدراسة على دمج البطاريات التي تقوم بالأكسدة والاختزال مع عمليات تحلية المياه، كما يستفيد من القدرة الكامنة في بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال على تخزين الطاقة الزائدة خلال فترات الوفرة وتفريغها أثناء ذروة الطلب، والتي تتماشى بسلاسة مع متطلبات الطاقة المتقلبة أثناء عمليات تحلية المياه.
وبينت الدراسة أن لعملية الأكسدة والاختزال أهمية وفوائد كبيرة في إيجاد حل جديد تماما لأزمة المياه العالمية، حيث إنها توفر نهجا مرنا وقابلا للتطوير لتخزين الطاقة، مما يتيح الاستخدام الفعال لمصادر الطاقة المتجددة المتقطعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، كما يمكن أن يقلل الاعتماد على شبكات الطاقة التقليدية، ويعزز أيضا التحول نحو عملية تحلية مياه محايدة للكربون وصديقة للبيئة.
وعن غاية الدراسة يقول تايلور: "من خلال الدمج السلس لتخزين الطاقة وتحلية المياه، تتمثل رؤيتنا في إيجاد حل مستدام وفعال لا يلبي الطلب المتزايد على المياه العذبة فحسب، بل يدعم أيضا الحفاظ على البيئة وتكامل الطاقة المتجددة، كما يمكن للأكسدة والاختزال أن يقلل الاعتماد على شبكات الطاقة التقليدية ويعزز أيضا التحول نحو عملية تحلية مياه محايدة للكربون وصديقة للبيئة".
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: تحلیة میاه البحر إزالة الأملاح عملیة التحلیة تحلیة المیاه فی الشحنة التی ت
إقرأ أيضاً:
OpenAI تطلق o3-mini.. نموذج ذكاء اصطناعي جديد بقدرات متقدمة
أعلنت شركة OpenAI عن إطلاق نموذج الذكاء الاصطناعي الجديد o3-mini، والذي أصبح متاحًا للتجربة لمستخدمي ChatGPT، بمن فيهم مستخدمو النسخة المجانية. ويتميز هذا النموذج بتحسينات كبيرة في السرعة والدقة مقارنة بسابقه o1-mini، حيث أظهرت اختبارات الشركة أنه أسرع بنسبة 24% في تقديم الاستجابات.
تحسينات في الأداء والقدرات الاستدلاليةأكدت OpenAI أن النموذج الجديد قادر على تحقيق أداء مقارب لنموذج o1 الأكثر تكلفة، خاصة في مجالات مثل الرياضيات، البرمجة، والعلوم. وعلى غرار نماذج الاستدلال الأخرى، يوفر o3-mini القدرة على توضيح كيفية الوصول إلى الإجابة بدلاً من الاكتفاء بعرض النتيجة النهائية. كما أنه مدمج مع أداة ChatGPT Search، مما يمكنه من البحث في الإنترنت للحصول على أحدث المعلومات والروابط المفيدة، وهو ما يمثل خطوة نحو دمج البحث عبر جميع نماذج الاستدلال المستقبلية للشركة.
OpenAI تسعى لخفض التكاليف وزيادة الوصولوفي بيان رسمي، قالت OpenAI إن إطلاق النموذج الجديد يأتي في إطار جهودها المستمرة لتحسين الذكاء الاصطناعي الفعّال من حيث التكلفة، مشيرةً إلى أنها نجحت في تقليل سعر كل رمز بنسبة 95% منذ إطلاق GPT-4، مع الحفاظ على قدرات استدلال قوية. كما أعلنت الشركة عن زيادة الحد اليومي لرسائل مستخدمي ChatGPT Plus وTeam من 50 إلى 150 رسالة يوميًا عند استخدام o3-mini، بينما ستمنح فئة Pro، التي تكلف 200 دولار شهريًا، وصولًا غير محدود إلى النموذج الجديد.
منافسة متزايدة مع DeepSeek الصينيةيأتي إطلاق o3-mini وسط منافسة شديدة في سوق الذكاء الاصطناعي، لا سيما بعد أن أطلقت شركة DeepSeek الصينية نموذجها التسلسلي R1 في 20 يناير، مما أدى إلى تجاوزه ChatGPT ليصبح التطبيق المجاني الأكثر تنزيلًا على متجر التطبيقات الأمريكي بحلول 27 يناير. ويُعتقد أن النجاح السريع لـ DeepSeek قد أثر بشكل كبير على سوق الأسهم، مما تسبب في خسائر تجاوزت تريليون دولار.
مزاعم حول "استخلاص" نماذج OpenAIفي سياق متصل، أعلنت OpenAI أنها تعمل مع Microsoft للتحقيق في مزاعم حول قيام حسابين مجهولين باستخلاص بيانات من نماذجها. وتعد عملية التقطير، التي تنقل المعرفة من نموذج ذكاء اصطناعي متقدم إلى نموذج أصغر وأكثر كفاءة، ممارسة شائعة في المجال، وقد استخدمتها DeepSeek في تطوير نموذجها R1. ومع ذلك، تثار تساؤلات حول ما إذا كانت الشركة الصينية قد استفادت من بيانات OpenAI بشكل غير قانوني.
ورغم أن OpenAI لم تذكر DeepSeek بالاسم، فقد صرّح ديفيد ساكس، مستشار الرئيس الأمريكي السابق دونالد ترامب لشؤون الذكاء الاصطناعي، بأن هناك "أدلة قوية" على أن DeepSeek قامت باستخلاص المعرفة من نماذج OpenAI.
ختامًايؤكد إطلاق o3-mini استمرار OpenAI في تحسين تقنياتها وتوسيع نطاق الوصول إلى نماذج الذكاء الاصطناعي، ولكن التحديات التنافسية، خاصة مع الشركات الصينية، قد تدفعها إلى اتخاذ إجراءات أكثر صرامة لحماية نماذجها ومنع استخلاص بياناتها. الأيام القادمة قد تشهد تصاعد المنافسة بين الشركات الأمريكية والصينية في سباق الذكاء الاصطناعي، مما قد يغير ملامح السوق العالمية بشكل كبير.
اتصال هاتفي بين وزير الخارجية والهجرة ووزير خارجية الكويت