هل سمعت عن مثل ضرب عصفوران بحجر واحد ؟! إن نظام تجديد مياه الصرف الصحي ، هذا يهدف إلى ضرب ثلاثة عصافير بحجر واحد ، إنه نظام جديد يعتمد على إزالة الأمونيا من مياه الصرف الصحي ، لإنشاء مياه نظيفة ، و توليد الكهرباء في نفس الوقت.
بالإضافة إلى أنه صديق للبيئة أيضاً ، فالسر في نظام تجديد مياه الصرف الصحي هذا ، هو أنه يستخدم بطاريات بكتيرية ، من خلال الجمع بين الخلية الكهروكيميائية الميكروبية و خلية التناضح الأمامي.
كيف حدث ذلك ؟
أنشأ المهندسون في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا نظاماً بيولوجياً و كهروكيميائياً هجيناً ، حيث تسمح الخلية الكهروكيميائية الميكروبية للبكتيريا بإجراء تفاعلات كيميائية مكوكية إلكترونية في حين تَستخدم خلية التناضح الأمامي خليطاً عالي التركيز ، لجذب المياه النظيفة من خلال الغشاء لإزالة الشوائب ، كما يمكن تخزين الكهرباء التي تنتجها الخلية الكهروكيميائية في بطارية ، أو تمريرها إلى الشبكة.
دورة هذه الخلايا في مياه الصرف الصحي
على غرار الخلايا الكهروكيميائية الأخرى يتم
الإنتهاء من الدورة ، حيث يتم دفع الأيونات (في هذه الحالة الأمونيوم)
إلى الجانب الآخر من الخلية ، و هذه العملية سوف تنتج حلاً غنياً
بالأمونيوم.
ثم
يتم نقل المحلول إلى خلية التناضح إلى الأمام ، وهنا يتم سحب المياه
العادمة من خلال الغشاء ، وترك الشوائب وراءها .
و
على الرغم من أن المياه الممسوكة لا تزال تحتوي على نسبة عالية من
الأمونيوم ، إلا أن العمليات الأخرى يمكن أن تزيل الأيونات
الموجبة ، لتترك المياه النظيفة خلفها.
محطات معالجة مياه الصرف الصحي وتوليد الكهرباء
ستقوم محطات معالجة مياه الصرف الصحي الأخرى ، بإنتاج غازات حيوية يمكن استخدامها في توليد الكهرباء ، لسوء الحظ ، فإن المولدات الكهربائية المستخدمة في توليد الكهرباء من الغاز الحيوي ، يمكن أن تكون مكلفة ، و صعبة الصيانة.
على أية حال ، هذا النظام من شركة Virginia Tech ، يقوم على استبعاد الحاجة إلى تخزين و حرق الغاز الحيوي.
الأمونيا من مياه الصرف الصحي
و يلبي هذا النظام الطلب الحالي على الأسمدة التي تعتمد على الأمونيا ، و هذا الطلب مرتفع للغاية في الواقع ، حيث أن واحد بالمائة من كهرباء العالم تذهب إلى العملية التي تنتج الأمونيا من غاز النيتروجين.
على الرغم من أن كمية الأمونيا المأخوذة من عمليات الصرف الصحي لن تكون كافية لتجاهل انتاج الأمونيا من النيتروجين تماماً ، لكنها توفر طريقة أكثر استدامة للحصول على الأمونيا ، و توليد الكهرباء.
من قام بابتكار هذا النظام؟
تم إنشاء النظام من قبل موهان تشين ، و هو طالب دكتوراه في السنة الثانية في كلية الهندسة في جامعة فيرجينيا ، و قد حصل تشين على جائزة الإبتكار لعام 2015 ، لأفضل تقدم تكنولوجي من الجمعية الدولية للكيمياء الكهروكيميائية والتكنولوجيا.
والآن السؤال لك عزيزي القارىء :
هل تعتقد أن المزارعين سيكونون قادرين على إنتاج الطاقة الخاصة بهم ، والمياه النظيفة ، و الأمونيا على أساس استخدام هذه الطريقة؟ أم أن هنالك تقنيات أخرى صديقة للبيئة تكون نتيجتها أفضل ؟
المصدر: انقر هنا
- إعداد : المهندسة مريم عيسى
- تحرير : المهندس شفيق السالم
- تصميم : المهندس بشار الحجي