طور فريق بحثي في جامعة روتشستر نظام تحلية يعمل بالطاقة الشمسية يعتمد على ألواح معدنية سوداء محفورة بليزرات فيمتوثانية لخلق سطح شديد الامتصاص مع قدرة فائقة على نقل طبقات رقيقة من الماء. تعمل المنطقة النشطة المعالجة بالليزر على سحب طبقة رقيقة من الماء وامتصاص ضوء الشمس لتبخيرها، بينما تدفع البنية المصممة الأملاح إلى منطقة سلبية غير معالجة. تمنع الأخاديد الدقيقة تراكم القشور بتقشير المعادن، كما استُخدم تأثير حلقة القهوة لتحريك الأملاح نحو المنطقة السلبية أثناء التبخر.
اختبارات بأخذ عينات من المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي والمحيط الهندي أظهرت أن النظام ينتج مياهًا عذبة مع توجيه الأملاح المتبقية لتتراكم كمواد صلبة بدلاً من إطلاق محلول ملحي ضار في البحر. يُذكر أن هذه الأملاح الصلبة قابلة للاستخدام، مثل ملح الطعام ومعادن أخرى، مما يقلل نفايات الملوحة ويخفف الأثر البيئي على الحياة البحرية.
للعزل الانتقائي للمعادن، حقن الباحثون جزيئات نانوية من هيدروجين التيتانات في أخاديد الألواح لعزل الليثيوم عن بقية الأملاح. باستخدام عينات من بحيرة الملح الكبرى استخرجوا حوالي 50% من الليثيوم من الأملاح المتبقية بعد التحلية. الباحثون نشروا النتائج في مجلتي Light: Science & Applications وJournal of Materials Chemistry A، وذكروا أن التقنية ظهرت في أجهزة مبدئية صغيرة وهي قابلة للتوسع، مع انخفاض متوقع في استهلاك الطاقة وتجنب الإضافات الكيميائية.
- التمويل: National Science Foundation
- دعم إضافي: Bill & Melinda Gates Foundation
- شريك أكاديمي: Worldwide Universities Network
كلمات صعبة
- تحلية — إزالة الأملاح من الماء لتصفيته
- فيمتوثانية — نبضات ليزر قصيرة جدًا للغاية
- امتصاص — احتجاز طاقة أو ضوء داخل مادة
- تبخير — تحويل الماء من سائل إلى بخارلتبخيرها
- أخدود — شقوق أو قنوات صغيرة على السطحالأخاديد
- حلقة القهوة — حركة أملاح وسوائل تحدث عند التبخر
- عزل — فصل مادة عن مواد أخرى بطريقة موجهةللعزل
- جزيء — وحدة صغيرة جدًا من مادةجزيئات نانوية
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- ما فوائد توجيه الأملاح لتتراكم كمواد صلبة بدل إطلاق محلول ملحي في البحر؟ اذكر سببين.
- هل ترى أن استخدام الليزر والجزيئات النانوية في تحلية المياه قابل للتطبيق في منطقتك؟ لماذا أو لماذا لا؟
- ما استخدامات ممكنة للأملاح الصلبة والمعادن المستخرجة من عملية التحلية؟ أعط أمثلة واقعية.
