تمكن فريق من الباحثين الصينيين من تطوير مادة ضوئية-حرارية مبتكرة لتحلية مياه البحر بالاعتماد على الطاقة الشمسية، قادرة على تقليص استهلاك الطاقة اللازمة لعملية التبخير بنسبة 45.7 في المائة، ما يفتح المجال أمام إنتاج مياه عذبة بكلفة أقل وكفاءة أعلى.
وجاء هذا الإنجاز ثمرة تعاون بين معهد هندسة العمليات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة شينزن (Shenzhen University)، ونشرت نتائجه في مجلة Advanced Materials العلمية المتخصصة.
وأوضح الباحثون أن التقنية الجديدة تعتمد على مادة ضوئية-حرارية ثلاثية الأبعاد عالية الكفاءة، مكنت من تحقيق معدل تبخير قياسي مع خفض كبير في استهلاك الطاقة، وهو ما يعزز إمكانات استخدامها في إنتاج مياه الشرب وري الأراضي الزراعية.
وتستند المادة المطورة إلى ثلاثة مكونات رئيسية، تشمل هياكل مجوفة متعددة الأغلفة تسهل انتقال جزيئات الماء إلى سطح التبخير، وتقنية «القفل الجزيئي» التي تمنع تكتل الجسيمات النانوية وتحافظ على استقرار المادة، إلى جانب بنية نانوية ثلاثية الأبعاد شبيهة بالغابة تسرع حركة المياه وترفع كفاءة التبخر.
وأظهرت التجارب أن المادة الجديدة حققت قدرة على امتصاص نحو 90.2 في المائة من أشعة الشمس، مع تسجيل معدل تبخير بلغ 38.14 كيلوغراما لكل متر مربع في الساعة، مع الحفاظ على أدائها لمدة عام كامل دون تراجع ملحوظ في الكفاءة.
وعلى المستوى التطبيقي، دمج الباحثون هذه المادة في نموذج أولي لجهاز تحلية يعمل بالطاقة الشمسية عبر تقنية التكثيف النشط، بمساحة 0.75 متر مربع، وتمكن من إنتاج 20.16 لترا من المياه العذبة يوميا تحت أشعة الشمس الطبيعية، وهي كمية تكفي لتلبية الاحتياجات الأساسية لنحو 10 أشخاص وفق معايير منظمة الصحة العالمية، كما أثبتت المياه المنتجة فعاليتها في ري محاصيل زراعية طوال دورة نموها.
ويرى الباحثون أن هذا الابتكار يمثل خطوة واعدة نحو توسيع الاعتماد على تقنيات تحلية المياه المدعومة بالطاقة المتجددة، خصوصا في المناطق التي تواجه شحا في الموارد المائية وارتفاعا في تكاليف تحلية مياه البحر.
