إنتاج الهيدروجين الأخضر من مياه الصرف الصحي.. تقنية مصرية جديدة

داليا الهمشري

2024-07-31

0 548

إنتاج الهيدروجين الأخضر من مياه الصرف الصحي

يمثّل إنتاج الهيدروجين الأخضر من الموارد المحلية تحديًا كبيرًا للباحثين المصريين، في محاولة لتحقيق الجدوى الاقتصادية للوقود الجديد، ومواكبة الاتجاهات العالمية لمواجهة تغير المناخ.

وفي هذا الإطار، توصّلت باحثة مصرية إلى تقنية مزدوجة الأهداف لمعالجة مياه الصرف الصحي وإنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية.

وعرضت الباحثة فكرتها خلال ندوة عبر خاصية التواصل المرئي حضرتها منصة الطاقة المتخصصة (مقرها واشنطن)، في إطار فعاليات المبادرة العربية للتعريف بالهيدروجين الأخضر والمشروعات الخضراء 2024.

وتهدف هذه المبادرة إلى إلقاء الضوء على التطورات الحالية واستشراف المستقبل في مجال الهيدروجين الأخضر في مصر والمنطقة العربية من تنظيم عدد من الندوات والمشروعات التي تسهم في استكشاف التحديات والفرص لدعم عملية تحول الطاقة في سياق خطة التنمية المستدامة لعام 2030.

إنتاج الهيدروجين الأخضر من مياه الصرف الصحي

قالت الباحثة المصرية المديرة العامة للبحوث والتطوير بشركة مياه الشرب بالإسكندرية المهندسة ميسة صلاح الدين، إنها تمكّنت بالتعاون مع الدكتور محمد عطية عبداللطيف من التوصل إلى نظام مزدوج لمعالجة مياه الصرف الصحي وإنتاج الهيدروجين الأخضر باستعمال تقنيات صديقة للبيئة.

وأضافت -في كلمتها خلال الندوة- أن دول الشرق الأوسط وشمال أفريقيا تعاني 3 مشكلات رئيسة تتمثل في التلوث البيئي وزيادة استهلاك الطاقة وندرة المياه.

وتابعت أن مشكلة ندرة المياه يمكن التغلب عليها من خلال ترشيد استهلاك الماء وإعادة تدويره وتحليته وحفر القنوات وحصاد الأمطار وبناء السدود والخزانات.

واستطردت قائلة إن نحو 700 مليون شخص في 43 دولة يعانون -حاليًا- مشكلة نقص المياه، متوقعةً زيادة هذا العدد إلى 1.8 مليار شخص بحلول عام 2025.

وسلّطت الضوء على أن نحو 6.3% من سكان العالم يعيشون في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا على 1.4% فقط من المياه العذبة في العالم.

ندرة المياه في مصر

توقّعت المهندسة ميسة صلاح الدين أن تُصنف مصر بمثابة منطقة تعاني نقص المياه بحلول عام 2025 وفقًا لتقرير صادر عن الأمم المتحدة.

وأرجعت أزمة المياه المتوقعة في مصر إلى تغير المناخ، وبناء سد حديث من قِبل إثيوبيا على أحد الروافد الرئيسة لنهر النيل، الذي يُعد مصدر مياه مصر الرئيس.

وأشارت إلى أن الاستهلاك المفرط للطاقة قد أصبح إحدى المشكلات التي تعانيها مصر ودول المنطقة، موضحة أن ذلك يعمل على تفاقم أزمة تغير المناخ نتيجة لدوره في رفع درجات الحرارة وزيادة تلوث الهواء والمياه.

ولفتت إلى أن زيادة توليد الكهرباء والحرارة تتطلب مزيدًا من حرق الوقود الأحفوري وخروج كميات ضخمة من الانبعاثات الكربونية العالمية.

وأوضحت أن مصادر الطاقة التقليدية من الفحم والنفط والغاز لا تزال تُشكِّل النصيب الأكبر في مزيج الطاقة، وينتج عن حرقها ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز وغيرهما من غازات الاحتباس الحراري القوية التي تغطي الأرض وتحبس حرارة الشمس.

جانب من ندوة حول إنتاج الهيدروجين الأخضر من مياه الصرف الصحي — جانب من ندوة إنتاج الهيدروجين الأخضر من مياه الصرف الصحي

ملوثات المياه

تقول المهندسة ميسة صلاح الدين، إن ملوثات المياه تنقسم إلى عدة أنواع؛ هي: ملوثات عضوية وغير عضوية، والهيدروكربونات، والأسمدة المتسربة، والملوثات البيولوجية، والفيروسات، والبكتيريا.

كما أن هناك 3 أنواع من الأملاح التي تلوث المياه هي: الأملاح قابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان، والمُعلقة (تحتاج إلى إزالتها).

وتُعد عملية التخثر إحدى الطرق الشائعة التي تستعملها محطات معالجة المياه لتوفير مياه شرب آمنة ونظيفة لعملاء المياه العامة.

وغالبًا ما تُستَعمل هذه الطريقة جنبًا إلى جنب مع بعض العمليات الأخرى؛ بما في ذلك الترشيح والتطهير والترسيب لإزالة ملوثات مختارة من المياه.

وتنقسم هذه العملية إلى نوعين: تخثر كيميائي، وتخثر كهربائي.

معالجة المياه بالطاقة الشمسية

اعتمدت الباحثة المصرية المهندسة ميسة صلاح الدين في هذه التقنية على استبدال بعض العمليات الأساسية في النظام الأساسي في محطات معالجة الصرف الصحي بالتخثير الكهربائي بالطاقة الشمسية.

وصممت الباحثة ما يسمى "بخلايا التكثيف الشمسي الكهربائي" لتحقيق أقصى كفاءة في استعمال الطاقة بعملية المعالجة، بالإضافة إلى إطلاق أكبر كمية من الهيدروجين الأخضر.

وأوضحت الباحثة أن حجم المفاعل للخلية بلغ نحو 60 لترًا من مياه الصرف الصحي، ليعمل بمثابة مفاعل تدفق مستمر لتحقيق نحو 100 لتر/ساعة.

وبلغ طول المفاعل نحو 71 سنتيمترًا، والعرض نحو 12 سنتيمترًا، والارتفاع نحو 70 سنتيمترًا، وامتد وقت الاحتفاظ الهيدروليكي إلى نحو 30 دقيقة، واعتمدت الخلية على 6 أقطاب بسمك يبلغ نحو مليمترين اثنين.

وأوصت الدراسة بأن تكون توصيلية الماء المُستعملة داخل هذه الخلية نحو 1000 مليغرام/لتر، لتكون مماثلة لمياه الصرف الصحي، وحددت مساحة سطح الأقطاب المُستَعملة بنحو 25 ألف سنتيمتر مربع.

ونجحت هذه التقنية في تقليل البصمة الكربونية لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي ورفع كفاءة معالجة المياه وتقليل استهلاك الطاقة وإنتاج الهيدروجين الأخضر.

ويوضّح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- تقنية إنتاج الهيدروجين الأخضر من مياه الصرف الصحي باستعمال الطاقة الشمسية: