تحلية المياه: الحل لأزمة المياه الوشيكة

إن المياه مورد يستهين به كثيرون في العالم المتقدم. فبفتح صنبور المياه بسرعة نحصل على إمدادات لا نهاية لها من المياه النظيفة الصالحة للشرب. ولكن هذا ليس هو الواقع بالنسبة لمليارات البشر على مستوى العالم. فقد أدى النمو السكاني السريع والتوسع الحضري وزيادة استهلاك المياه من قِبَل قطاعات الزراعة والصناعة والطاقة إلى ترك عدد متزايد من البلدان تعاني من ندرة المياه. ومع توقع ارتفاع عدد سكان العالم إلى 9.7 مليار نسمة بحلول عام 2050، أصبحت الحاجة إلى مصادر مستدامة للمياه العذبة أكثر إلحاحًا.
ومن المتوقع أن تشتد مشكلة ندرة المياه، مع احتمال حدوث عجز عالمي بنسبة 40% في موارد المياه العذبة بحلول عام 2030، وهو ما يهدد ليس فقط المجتمعات المحلية بل وأيضاً إنتاج الغذاء والاقتصادات. ويقدر معهد الموارد العالمية زيادة مذهلة بنسبة 163% في الطلب على المياه بحلول منتصف القرن في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وحدها، وهو ما يتجاوز العرض المتاح ويزيد من احتمالات حدوث نقص حاد. ومع ذلك، وعلى الرغم من حجم المشكلة الهائل، فإن هناك حلاً ناشئاً يقدم الأمل: تحلية المياه.

وعد تحلية المياه
إن تحلية المياه، وهي عملية إزالة الملح من مياه البحر لإنتاج المياه العذبة، قد توفر إجابة مستدامة لاحتياجات العالم المتزايدة من المياه. ومع تغطية المحيطات لنحو ثلثي سطح الأرض واحتوائها على 96.5% من مياهها، فإن تسخير هذا المورد يبدو وكأنه خطوة منطقية نحو معالجة ندرة المياه. ورغم أن تحلية المياه وحدها قد لا تكون حلاً لكل داء، إلا أنها قد تلعب دوراً حاسماً في ضمان مياه شرب نظيفة وآمنة لمليارات البشر.
إن الطريقتين الأساسيتين لتحلية المياه هما التناضح العكسي والتقطير السريع متعدد المراحل. والتناضح العكسي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ويستخدم غشاء شبه نافذ لتصفية الملح والشوائب من مياه البحر. وعلى النقيض من ذلك، يستخدم التقطير السريع متعدد المراحل حرارة البخار واختلافات الضغط لتبخير المياه، تاركا وراءه محلول ملحي مالح. وكلا الطريقتين تنتجان مياه عذبة صالحة للاستخدام، على الرغم من أنهما تتطلبان كميات كبيرة من الطاقة وتنتجان محلول ملحي، والذي يمكن أن يضر بالنظم البيئية البحرية إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح.

الابتكارات في تكنولوجيا تحلية المياه
كان أحد التحديات الرئيسية في مجال تحلية المياه هو الاستهلاك المرتفع للطاقة، والتي كانت تعتمد تقليديًا على الوقود الأحفوري. ومع ذلك، تعمل الابتكارات الحديثة على تقليل تكاليف الطاقة والبيئة المرتبطة بهذه العملية.
إن تحلية المياه بالطاقة الموجية، التي طورتها شركة Oneka Technologies، هي مثال رئيسي على كيفية تحويل الطاقة المتجددة لهذا المجال. من خلال استخدام العوامات العائمة المربوطة بقاع المحيط، يستغل النظام طاقة الأمواج لدفع عملية تحلية المياه. يزيل هذا الابتكار الحاجة إلى الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري ويقلل من البصمة الكربونية لمحطات تحلية المياه التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب هذه الأنظمة التي تعمل بالطاقة الموجية مساحة ساحلية أقل بنسبة 90٪ من المحطات التقليدية، مما يجعلها أقل تدخلاً في النظم البيئية المحلية.
وتُعد تحلية المياه بالطاقة الشمسية تطوراً واعداً آخر. فقد ابتكر باحثون من كلية كينجز لندن، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ومعهد هلمهولتز طريقة تستخدم أغشية متخصصة لفصل أيونات الملح عن مياه البحر باستخدام الطاقة الشمسية. كما أخذت شركة ديسوليناتور الهولندية الناشئة هذا المفهوم إلى أبعد من ذلك، حيث قدمت نظام تحلية مياه دائري بالكامل يعمل بالطاقة الشمسية. وتتجنب هذه التكنولوجيا المواد الكيميائية الضارة وتنتج ما يصل إلى 250 ألف لتر من المياه العذبة يومياً، دون أي تصريف للسوائل. وتتمثل مهمة شركة ديسوليناتور في توفير الأمن المائي للمجتمعات والشركات في المناطق التي تعاني من ندرة المياه دون تفاقم التدهور البيئي.

اقتصاديات تحلية المياه
ورغم تحسن كفاءة الطاقة بشكل كبير، تظل تحلية المياه مكلفة مقارنة بمصادر المياه التقليدية. فالتناضح العكسي، وهو أسلوب التحلية الأكثر استخداما، يتطلب الآن نحو 3.5 كيلووات/ساعة من الطاقة لكل متر مكعب من المياه، مقارنة بنحو 20 كيلووات/ساعة في سبعينيات القرن العشرين. وقد نجحت بعض المشاريع، مثل محطة سوريك ب الإسرائيلية، في خفض التكاليف إلى 0.41 دولار لكل متر مكعب، مما يجعل تحلية المياه خيارا أكثر جدوى.
ورغم هذا التقدم، فإن التبني الواسع النطاق لتحلية المياه يعوقه ارتفاع الاستثمار الرأسمالي وتكاليف التشغيل. ففي مناطق مثل الولايات المتحدة، من شأن توفير المياه المنزلية من خلال تحلية المياه أن يزيد من استهلاك الكهرباء في المنازل بنحو 13%. وفي البلدان ذات الدخل المنخفض، سوف يكون هذا الرقم أعلى من ذلك، الأمر الذي يجعل تحلية المياه غير عملية بالنسبة للعديد من المجتمعات الريفية أو الفقيرة في الطاقة.
ولكن القدرة على تحمل تكاليف تحلية المياه تتحسن بشكل كبير عندما نركز على الحاجة الأكثر أهمية: مياه الشرب. إن توفير 50 ​​لترًا من المياه التي توصي بها منظمة الصحة العالمية للشخص الواحد يوميًا يتطلب 511 تيراوات إضافية من الكهرباء على مستوى العالم، أي حوالي 1.7٪ من إنتاج الكهرباء الحالي في العالم. إن تكلفة إنتاج ما يكفي من مياه الشرب لشخص واحد لمدة عام كامل منخفضة بشكل مدهش، حيث تبلغ 2.30 دولارًا، أي أقل من سعر زجاجة واحدة من المياه في العديد من البلدان.

تحلية المياه في الزراعة: لا تزال تشكل تحديًا
ورغم أن تحلية المياه تبدو واعدة للغاية في توفير مياه الشرب، فإن استخدامها في الزراعة أكثر إشكالية. إذ تستهلك الزراعة نحو 70% من عمليات سحب المياه العذبة على مستوى العالم، مما يجعلها واحدة من أكبر مستهلكي المياه. ومع ذلك، فإن التكلفة المرتفعة للمياه المحلاة تجعلها غير مناسبة لري المحاصيل الأساسية مثل القمح والذرة، حيث تتجاوز تكاليف المياه قيمة المحاصيل نفسها إلى حد كبير.
على سبيل المثال، يتطلب إنتاج كيلوغرام واحد من القمح نحو 650 لتراً من المياه. واستخدام المياه المحلاة لهذا الغرض من شأنه أن يكلف أكثر من ثلاثة أمثال سعر القمح في السوق الحالية، الأمر الذي يجعل الأمر غير مجد اقتصادياً. وقد تلعب تحلية المياه دوراً في المحاصيل ذات القيمة العالية أو في المناطق التي يمكن فيها لتقنيات الزراعة الداخلية أن تقلل من استخدام المياه، ولكن من غير المرجح أن توفر حلاً واسع النطاق للطلب على المياه الزراعية.

دور تحلية المياه في تفادي أزمة المياه

مع تسارع وتيرة تغير المناخ ونمو السكان، يواجه العالم أزمة مياه وشيكة. وتوفر تحلية المياه، بقدرتها على تحويل مياه البحر الوفيرة إلى مياه صالحة للشرب، شريان حياة بالغ الأهمية. ومع ذلك، من أجل إطلاق العنان لإمكاناتها بالكامل، هناك حاجة إلى الابتكار المستمر لخفض استهلاك الطاقة والتأثير البيئي.
لقد أثبتت تقنيات تحلية المياه باستخدام الأمواج والطاقة الشمسية بالفعل أن تحلية المياه يمكن أن تكون مستدامة وفعالة من حيث التكلفة. ومع نضوج هذه التقنيات وتوسعها، يمكن أن تصبح تحلية المياه أداة رئيسية في منع نقص المياه، وخاصة في المناطق التي تعاني بالفعل من نقص المياه. ورغم أنها ليست الحل السحري، فإن تحلية المياه ستلعب بلا شك دوراً محورياً في الجهود العالمية لضمان الأمن المائي للأجيال القادمة.
في عالم أصبح فيه الوصول إلى المياه العذبة محدودا بشكل متزايد، قد تكون تحلية المياه بمثابة شريان الحياة الذي نحتاجه لمكافحة ندرة المياه.