عملية كهروكيميائية جديدة لتحويل مياه الصرف إلى مواد مستدامة

أبوظبي:عبد الرحمن سعيد

طور فريق يضم باحثين من مركزي «الأغشية وتكنولوجيا المياه المتقدمة» و«الفصل والتحفيز» في «جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا» في أبوظبي، عملية كهروكيميائية مستدامة تهدف إلى استخراج الأيونات المعدنية من مياه الصرف وتحويلها إلى منتجات ذات قيمة، يمكن الاستفادة منها في تطبيقات تحويل الطاقة وحفظها.

ونشر الباحثون: الدكتور باراث غوفندان، والمشارك عبد الحي، والدكتور رامبابو كرشنامورثي، والدكتور محمد أبو الهيجا، والدكتور فوزي بنات، رئيس قسم الهندسة الكيميائية، نتائج دراستهم في إصدار خاص للمجلة الدولية «ريسورسز، كونزيرفيشن آند ريسايكلنغ» المتخصصة بإدارة موارد الطاقة وحفظها.

وقال الدكتور فوزي «تشهد دولة الإمارات تطوراً متسارعاً في القطاع الصناعي. ونتيجة لذلك، تواجه تحدياً في معالجة مياه الصرف التي تحتوي على كميات كبيرة من المواد الصلبة العالقة والمعادن المذابة وغيرها من الملوثات التي قد تسبب مشكلات صحية ومخاطر بيئية، حيث أصدرت مجموعة من القوانين والأنظمة الصارمة التي تضمن إدارة مياه الصرف بشكل آمن وفعال. وفي هذا الإطار، طوّر فريقنا البحثي استراتيجية تهدف إلى استخراج الأيونات المعدنية التي يتم تحويلها فيما بعد إلى أقطاب كهربائية يمكن الاستفادة منها تجارياً في قطاع الطاقة».

وطور الفريق قطباً كهربائياً يمكن الاستفادة منه في استخراج الأيونات المعدنية بشكل مستدام وإعادة استخدامها بصناعة التنقيب في مياه الصرف، باستخدام الكربون المنشط المشتق من أنوية التمر، التي تمثل فضلات شائعة ناتجة عن ثمار التمور في دولة الإمارات، ومركبات نيتروجينية تُعرف ب «البوليانيلين».

وأضاف «يساهم استخراج الأيونات المعدنية من مياه الصرف وإعادة استخدامها في ضمان طريقة آمنة بيئياً لتصريف المخلفات السائلة واستكمال الطلب على المواد المعدنية في قطاع صناعة التعدين، خاصة أن المخلفات الناتجة عن استخراج المعادن باستخدام الأحماض تحتوي على أيونات معدنية سامة وحمضية تشكل خطرًا على الحياة المائية والبيئية، وفي هذا الصدد، يمكن أن توفر مخلفات الصرف مصدراً ثميناً للأيونات المعدنية التي تحفظ لتصنيع منتجات ذات قيمة، وفي نفس الوقت يُساهم ذلك بعدم تسبب هذه المخلفات بأي مشكلات بيئية».

وعند تعرض الصخور المكونة من مواد كبريتية للهواء والماء، بعمليات التعدين، فإنها تتأكسد وينتج عنها حمض الكبريتيك والحديد المذاب، كما يمكن أن يذيب هذا الحمض مواد معدنية ثقيلة أخرى تشمل النحاس والزنك والرصاص الموجودة في الصخور المحيطة، التي فيما بعد قد تسبب ضرراً بيئياً كبيراً في حال تصريف مخلفات المياه قبل معالجتها.

وأشار الدكتور فوزي إلى المجاري المائية التي تحتوي على تركيزات عالية من الحديد والنحاس والتي تؤثر في رائحة الماء ولونه وتوازن نسبة الأكسجين في المنظومة المائية، ما يؤدي إلى قتل الأسماك وغيرها من الكائنات الحية المائية.

وأشار إلى أهمية فصل الأيونات المعدنية الثمينة من مياه الصرف وقدرتها على تحويل الفضلات إلى مواد قيمة إلا أن ذلك ليس سهلاً. لذلك، قرر الفريق تطوير قطب كهربائي جديد يتميز بطبقة كهربائية مزدوجة لتسهيل عملية إزالة الأيونات بالسعة.

واستعان الباحثون بمادة تُعرف بالكربون المنشّط المُستمد من بذور التمر المغطاة بمادة البوليانيلين، وهي مخلفات ثانوية ناتجة عن صناعة ثمار التمور التي ينشأ عنها في كثير من الأحيان كميات كبيرة من المخلفات، ويستفاد منها مادة خاماً للكربون المنشّط في الحدّ من كمية المخلفات وتعزيز إدارة الموارد المستدامة.

وهذه ليست المرة الأولى التي يستخدم فيها هذا الفريق البحثي بذور التمر لإنتاج الكربون المنشّط، حيث قاموا في بحوثهم السابقة باستخدام بذور التمر لتحويل مادة الفورفورال إلى حمض الفورويك وكحول الفورفورال من خلال عملية الهدرجة. وبما أن بذور التمر متوافرة بكميات كبيرة في دولة الإمارات، جمعها الباحثون وحوّلوها إلى مسحوق دقيق ثم جفّفوها وسخّنوها لإنتاج الكربون النشط.

المصدر: صحيفة الخليج