تمكن فريق بحث عالمي، حديثًا، من تحويل المياه قليلة الملوحة ومياه البحر إلى مياه شرب آمنة ونظيفة في أقل من 30 دقيقة؛ وذلك باستخدام المواد المعدنية العضوية (إم أو إف إس) والطاقة المستمدة من أشعة الشمس، ولهذا الابتكار أهمية كبرى في توفير مياه صالحة للشرب لملايين الأشخاص حول العالم.

وذكرت جامعة موناش الأسترالية في مقال أن الباحثين تمكنوا من تنقية الماء من الجسيمات الضارة وإنتاج 139.5 لترًا من المياه النظيفة لكل كيلوغرام من المواد العضوية المعدنية يوميًا، واستطاعوا أيضًا، تنفيذ هذه العملية بطريقة أكثر كفاءة من وسائل التحلية التقليدية في استخدام الطاقة.

وطبقاً لتصنيف منظمة الصحة العالمية، يجب أن تحتوي النوعية الجيدة من مياه الشرب على مادة صلبة مذابة بقيمة أقل من 600 جزء في المليون. وتمكن الباحثون من تنقية المياه بنسبة 500 جزء في المليون في 30 دقيقة فقط، وتمكنوا أيضًا، من تجديد المواد العضوية المعدنية لإعادة استخدامها في أربع دقائق تحت أشعة الشمس. ونُشر هذا البحث -الأول من نوعه في العالم- في مجلة نيتشر سستينابيليتي المرموقة.

وقال رئيس الفريق البحثي الأستاذ الدكتور هانتينغ وانغ من قسم الهندسة الكيميائية في جامعة موناش الأسترالية إن هذا الإنجاز فتح مجالًا جديدًا لتصميم مواد تستجيب للمحفزات من أجل تحلية المياه وتنقيتها بطرق مستدامة وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

وأوضح «نستخدم عملية تحلية المياه لمعالجة نقص المياه على مستوى العالم. ونظرًا لتوفر المياه قليلة الملوحة ومياه البحر، ولأن عمليات تحلية المياه آمنة، نستطيع دمج عملية المعالجة المائية في أنظمة الأحياء المائية الحالية بمخاطر صحية أقل.»

وأضاف «ولكن عمليات التحلية الحرارية عن طريق التبخر تستهلك طاقة كبيرة، والتقنيات الأخرى مثل تقنية التناضح العكسي فيها عيوب عديدة؛ منها الاستهلاك الكثير للطاقة والاستخدام الكيميائي في تنظيف الأغشية، وإزالة الكلور»، مؤكدًا على أن «ضوء الشمس هو مصدر الطاقة الأكثر وفرة وتجددًا على وجه الأرض، لذلك طورنا عملية تحلية جديدة قائمة على امتصاص العوالق من خلال استخدام ضوء الشمس؛ وهو يعد حل لتحلية المياه موفر للطاقة، ومستدامًا.»

وتتكون المواد المعدنية العضوية المستخدمة -وهي فئة من المركبات- من أيونات معدنية تشكل مادة بلورية فيها أكبر مساحة سطحية من أي مادة معروفة؛ وهذه المواد العضوية المعدنية مسامية إلى درجة تمكنها من امتصاص مساحة سطح ملعب كرة قدم بالكامل في ملعقة صغيرة.

وأنشأ فريق البحث هياكلاً معدنية عضوية مخصصة، تسمى بي إس بي-إم أي إل-53، صنعت عن طريق إدخال بولي (سبيروبيران أكريليت) (بي إس بي) في مسام إم أي إل-53؛ وهو نوع مخصص من الهياكل معروف بخواصه التنفسية والمراحل التي يمر بها عند امتزاز الجزيئات مثل الماء وثاني أكسيد الكربون.

وأوضح الباحثون أن بي إس بي-إم أي إل-53 نجح في إنتاج 139.5 لتر من المياه العذبة لكل كيلوغرام من المواد العضوية المعدنية يوميًا، مع استهلاك منخفض للطاقة. وخصصت هذه التجربة لتحلية 2233 جزءاً من المليون من المياه المأخوذة من نهر أو بحيرة أو مياه جوفية. وقال وانغ إن هذا الإنجاز يسلط الضوء على متانة واستدامة استخدام الهياكل المعدنية العضوية كوسيلة فعالة للحصول المياه النظيفة في المستقبل.

وأكد وانغ على أن «هذه الدراسة أثبتت نجاح خامة المواد العضوية المعدنية المستجيبة للضوء في تحقيق ذلك؛ وهي مادة ماصة واعدة وذات كفاءة في استخدام الطاقة ومستدامة لتحلية المياه»، وقال «يوفر عملنا طريقة حديثة لابتكار المواد الوظيفية التي تستخدم الطاقة الشمسية لتقليل الطلب على الطاقة وتحسين استدامة عملية تحلية المياه».

وأضاف «يمكن لهذه المواد العضوية المعدنية المستجيبة لأشعة الشمس أن توظف بشكل أوسع من أجل استخدام وسائل منخفضة الطاقة، وصديقة للبيئة لاستخراج المعادن وإنجاز أعمال التعدين المستدامة، وكذلك التطبيقات الأخرى ذات الصلة.»