جمع الماء من الهواء الرطب

مع النمو السكاني الكبير ومعانة الكثير من الدول من ظاهرة الفقر المائي تبرز الحاجة للوصول لطرق جديدة للحصول علي الماء العذبة غير الطرق التقليدية المتبعة منذ ردح من الزمان, وكذلك فإن محاول التوسع في الصحاري والمناطق النائية تفرض المزيد من الجهود للوصول المياه بشتي الطرق .

وخاصة أن وفقاً لمنظمة الصحة العالمية إن “780 مليون شخص في العالم لا يحصلون على مياه نظيفة، و3.4 ملايين شخص يموتون سنوياً بسبب الأمراض التي تنقلها المياه.”حيث أن الماء هو أكثر العناصر الأساسية اللازمة للحفاظ على حياة وصحة الانسان ، تبلغ نسبة الماء في أجسادنا ما يقرب من 80 ٪ ، كما أن الدماغ البشري 70 % من وزنه ماء .

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%AC%D9%87%D8%A7%D8%B2-%D9%84%D8%AA%D8%AC%D9%85%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87-%D9%85%D9%86-%D8%A7%D9%84%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%A1-300x185

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%AC%D9%87%D8%A7%D8%B2-%D9%84%D8%AA%D8%AC%D9%85%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87-%D9%85%D9%86-%D8%A7%D9%84%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%A1-300x185

جهاز لتجميع الماء من الهواء

: قصة اﻷختراع

نجح مهندس ألماني يدعي “هوبرت هامز” يختص بتقنية تكييف هواء المناجم , والجهاز الذي يطرحه هامز عبارة عن نظام يجمع بين تقنية تكييف الهواء، وتقنية سحب الماء من الملابس بواسطة أجهزة تجفيف الغسيل. يرسل الجهاز الهواء عبر شبكة معدنية دقيقة باردة يتكثف عليها الماء الموجود في الهواء بشكل قطرات ماء. وتزداد كمية الماء المكثف حسب حجم الثقوب في الشبكة لتتراوح بين 24 ـ 6000 لتر من الماء يوميا حسب الحاجة. وذكر المهندس أن الماء المكثف بهذه الطريقة هو ماء صالح للشرب، حسب المواصفات التي تطرحها منظمة الصحة العالمية.

وحسب تصريح هامز فإنه يحاول الاستفادة من كمية هائلة من مياه البحار والأنهار التي تتبخر وتذهب هباء من دون أن يستفاد الإنسان منها. وتشير احصائيات الأمم المتحدة إلى أن حجم المياه التي تتبخر من مياه البحار والأنهار يوميا ترتفع إلى نصف مليون كيلومتر مكعب. يسقط نصف هذه الكمية بشكل أمطار مجددا على مياه البحار والمحيطات ويتكفل الهواء بخزن النصف الآخر منه. ويزيد حجم الماء الموجود في الهواء (رطوبة الجو) عن حجم مياه كافة أنهار العالم مجتمعة. ولا يخلو هواء الصحراء الحار من الماء بالطبع، وهناك مناطق صحراوية حارة ترتفع فيها درجة الحرارة إلى 20 درجة فقط في حين ترتفع فيها الرطوبة إلى 75%. وكمعدل، يختزن كل كيلوغرام من الهواء نحو 16 غم من الماء، والنسبة الأخيرة هو الماء الذي ينوي هامز اعتصاره من الهواء. وحسب هامز فإن تبريد الماء بأجهزته من درجة 20 إلى 10 مئوية، سيقلل كمية الماء في الهواء من 16 غم إلى 8 غم لكل كيلوغرام من الهواء، وهذا يعني كسب الـ8 غم المتبقية بشكل ماء صالح للشرب.

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%AC%D9%87%D8%A7%D8%B2-%D9%84%D8%AA%D8%AC%D9%85%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87-%D9%85%D9%86-%D8%A7%D9%84%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%A1-%D8%A8%D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%B4%D9%85%D8%B3%D9%8A%D8%A9

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%AC%D9%87%D8%A7%D8%B2-%D9%84%D8%AA%D8%AC%D9%85%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87-%D9%85%D9%86-%D8%A7%D9%84%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%A1-%D8%A8%D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%B4%D9%85%D8%B3%D9%8A%D8%A9

جهاز لتجميع الماء من الهواء بالطاقة الشمسية

: مستقبل واعد

ويرى هامز أنه سيرمي عصفورين بحجر، لأن التقنية توفر التبريد والماء للمناطق الحارة. وهي تقنية تتفوق على تقنية تحلية مياه البحر، لأنها تتطلب طاقة أقل، كما أنها لا تثقل المنشآت بمشكلة التخلص من الملح الناتج عن عملية التحلية. من الممكن توفير الكهرباء لأجهزته في المناطق التي لا يصلها الكهرباء عن طريق تقنية الخلايا الضوئية التي تستمد طاقتها من الشمس أومن خلال المراوح الهوائية.
والظاهر أن هامز توصل إلى حل مشكلة تمويل المشروع بعد أن لاحظ أحد المستثمرين العرب، صلاحية المشروع لمنطقة الخليج. وذكر المهندس الألماني أن مستثمرا عربيا عمل على تمويل المشروع من خلال طرح أسهمه في البورصة ويحمل المشروع اسم “أكوا سوسايتي في بورصتي نيويورك وفرانكفورت ” ويأمل التفاعل وينتشر حول العالم .

جهاز لتجميع الماء من الهواء بدون طاقة

وقد تم تطوير الفكر علي يد العديد من الباحثين من العديد من الدول والشركات وعمل الكثير من النماذج المختلفة في أحجامها وأشكالها وطريقة عملها وبعضها يعمل بالطاقة الشمسية وذلك لتقليق تكاليف التشغيل ﻷقل ما يمكن وهناك بعض النسخ تعمل دون أي وقود ولكن إنتاجياتها محدودة , وتسمي بتقنية تدعى Air to Water Harvest وهي تقنية تعتمد على استخراج المياه من الرطوبة بأقل التكاليف.

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%B4%D8%A8%D9%83%D8%A9-%D8%AA%D8%AC%D9%85%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87-300x184

شبكة تجميع المياه

: تجربة عربية للحصول علي الماء من الهواء

وبالفعل تم عمل تجربة لها في أحدي الدول العربية وهي المملكة المغربية وأختار المشرفون على المشروع في المغرب مناسبة “اليوم العالمي للمياه” في 21 آذار (مارس) الماضي لفتح أنابيب التزويد الرئيسة، ومنذ ذلك التاريخ، “استفاد 92 منزلاً، أي نحو 400 شخص” من الماء الصالح للشرب.
يذكر أيضاً أن الفكرة ذاتها صالحة لحصد مياه الأمطار في حال توفرها , و كسائر المشاريع التي تستهدف القاطنين في المناطق الريفية أو النائية تعتمد جودة و قوة الفكرة على بساطتها و على توافر الظروف المناسبة لتطبيقها كمناطق الضباب عالي الكثافة.
الفكرة ببساطة قائمة على شباك تقوم بتجميع أكبر قدر ممكن من الماء بعد تكثيفه ثم يتحرك الماء إلى أسفل بفعل الجاذبية ليتجمع في أنبوب يقوم بنقل الماء إلى الخزانات أو شبكة المياه العمومية

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%B4%D8%A8%D9%83%D8%A9-%D8%AA%D8%AC%D9%85%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87-%D9%88%D8%A7%D9%84%D8%AE%D8%B2%D8%A7%D9%86%D8%A7%D8%AA

شبكة تجميع المياه والخزانات

يذكر أن التجربة تمت برعاية فوج كويست Fog Quest هي منظمة خيرية غير هادفة للربح مقرها كندها متخصصة في تخطيط و تشغيل مشاريع المياه في البلدان النامية منذ عام 1987 و قد قامت المنظمة بعمل مشاريع في ثمان بلدان مختلفة و تقدم الدعم و المشورة في هذا المجال الهام من أجل توفير الماء لسكان المناطق المحرومة , يمكنك الإتصال بالمنظمة إذا كنت في حاجة لتطوير مجتمع محلي في بلدك بشرط توافر الظروف البيئية المناسبة.

لماذا لا يمكننا تصنيع المياه ؟

لماذا لا يمكننا تصنيع المياه

نحن في عصر الصناعة والتكنولوجيا ما يلبث لا يوجد ما هو لا يمكن تصنيعه ومع كل هذ التطور لا يمكننا تصنيع المياه التي سوف تمثل أزمة في الوقت الحاضر والمستقبل
في عام 2006 أعلنت الأمم المتحدة تقريرًا يبين أن 20% من مصادر المياه النظيفة قد تلوث وأصبح غير صالح للإستخدام الأدمي مما يطرح علينا السؤال بشكل ملح لماذا لا نستطيع أن نصنع الماء بدل التعارك عليه؟؟

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%AB%D9%82%D9%81-%D9%86%D9%81%D8%B3%D9%83-.-%D8%AA%D8%B5%D9%86%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%A1

المياه مكونة من الهيدروجين والأكسجين في رابطة كيميائية تجعلهما يكونان المياه التي نراها. وهنا يأتي السؤال التي يمكن ان يفكر فيه الجميع طالما أننا نعلم الكثير عن المركب الكيميائي المياه لماذا لا نقوم بتفاعل كيميائي يقوم بالربط بين الهيدورجين والأكسجين ونحل معضلة العالم اجمع؟؟

أجيب عن هذا السؤال بأنه نظريًا يمكن تحقيقه ولكن عمليًا سوف يؤدي بنا إلى عملية غاية في الخطورة
إذا أحضرنا الهيدروجين والأكسجين مع بعضهما في إناء واحد فهذا لا يكفي فهما مازالا عنصرين مختلفين لذلك لابد من حدوث تفاعل قوي يلحم العنصرين مع بعضهما

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87%D8%8C-%D8%AB%D9%82%D9%81-%D9%86%D9%81%D8%B3%D9%83-1

في حين أن الهيدروجين عنصر قابل للإستعال والأكسجين عنصر يساعد على الإشتعال وكل ما نحتاجه مع هذه العنصرين مجرد شرارة ونكون قد صنعنا قنبلة كبيرة حسب حجم وكمية العنصرين بما يعني أنه كلما كبر حجم التجربة كلما كان الإنفجار أكبر مما يعني أنه إذا أردنا أن نصنع كمية من الماء تكفي لسد حاجة سكان العالم يمكننا أن نصنع قنبلة تفكر الكرة الأرضية

إستخلاص المياه من الهواء:

المياه موجودة حولنا دائمًا في الهواء كما أن الهواء جزء من دورة المياه في الأمطار حيث أن الهواء يحتوي على كمية كبيرة من بخار الماء الذي يصنع فيه الرطوبة
ففكر بعض العلماء في تجميع بخار الماء من الهواء وتكثيفه بطريقة معينة على بعض الشفرات الباردة الضخمة وقد أثبتت الحسابات النظرية أننا يمكننا أن تقوم بتوليد 10000 مليار لتر من المياه بهذه الطريقة ولكن المشكلة أن هذه الطريقة تعتبر تحدي هندسي من الدرجة الأولى كما انها تحتاج إلى تمويل ضخم بشكل كبير حيث أنه عندما تريد أن تنتج 120 جالون من المياه تحتاج إلى 28000 دولار.

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87%D8%8C-%D8%AB%D9%82%D9%81-%D9%86%D9%81%D8%B3%D9%83-2

تجميع السحب من أجل الامطار:

هناك بعض المواد التي يمكن إستخدامها في الاجواء القريبة من السحب والتي تحفذ على تجميع السحب وهطول الأمطار. قامت الصين بهذه التجرية في عام 2008 أثناء الألعاب الأوليمبية حيث إستخدمت يوديد الفضة من أجل تحفيز الأمطار وتمت التجربة بنجاح كامل. ولكن …
هناك تجربة أخرى أدت إلى نتائج كارثية. عام 2001 تم إكتشاف وثيقة سرية تابعة للقوات الجوية الملكية البريطانيةتخص بعض الأحداث التي حدثت في الحرب العالمية الثانية حيث قامت القوات الملكية بنشر الملح ويوديد الفضة والثلج الجاف في أجواء بريطانيا من أجل سقوط الأمطار حتى يتخذون منها ميزة لهم ضد الطيران النازي وتمت فعلا التجربة بنجاح باهر وسقطت الأمطار ولم تستطيع القوات الجوية النازية التحليق في الأجواء

جمع الماء من الهواء الرطب %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87%D8%8C-%D8%AB%D9%82%D9%81-%D9%86%D9%81%D8%B3%D9%83-3

ولكن بعد هذه التجربة حدثت فيضانات عارمة نهاية الشهر في شمال ديفون وهي مدينة صغيرة قريبة من منطقة التجربة وتساقطت كمية من الامطار تساوي 250 ضعف الكمية التي كانوا يريدونها لتعطيل العدو “هل تتخيل حجم الكارثة؟؟”
وفي أغسطس عام 1952 تساقطت على نفس المدينة المنكوبة 90 مليار طن من المياه خلال يوم واحد فقط
ومع كل ما سبق لا يمكننا المخاطرة بتصنيع المياه بالطرق التقليدية والتي يمكن أن تسبب الكثير من الكوارث كما أن تقنية تجميع السحب لابد أن يتم تقنينها وتحديد كمية المواد الكيميائية التي يجب إستخدامها بشكل دقيق جدًا حتى لا تحدث كوارث الفيضانات

«الماء من الهواء».. يفتح آفاقاً جديدة لقهر العطش!!

عداد: مركز المعلومات
أثار جرس الإنذار الذي قرعته «مجلة الجزيرة» في عددها الرابع حول «خطر العطش» الذي يتهدد العالم بشكل عام والمملكة بشكل خاص انتباه العديد من الباحثين من أبناء المملكة.
وكانت المجلة قد لفتت الانتباه للنقص الخطير للمياه في المملكة، الذي يستهلك منه القطاع الزراعي 90% من المياه مقابل 5% للاستهلاك المنزلي و 5% للأغراض الأخرى. وأشار التقرير الذي لقي اهتماما واسعاً بين الخبراء والمختصين بشؤون المياه إلى خطورة الاستنزاف وبخاصة خلال السنوات العشرين الماضية مما أدى إلى زيادة الملوحة في الكثير من الآبار الجوفية من ناحية وإلى خفض منسوب المياه الجوفية من ناحية أخرى، من خلال هذا الملف نستعرض جانباً من الحلول العلمية المطروحة.
أثار جرس الإنذار الذي قرعته «مجلة الجزيرة» في عددها الرابع حول «خطر العطش» الذي يتهدد العالم بشكل عام والمملكة بشكل خاص انتباه العديد من الباحثين من أبناء المملكة.
وكانت المجلة قد لفتت الانتباه للنقص الخطير للمياه في المملكة، الذي يستهلك منه القطاع الزراعي 90% من المياه مقابل 5% للاستهلاك المنزلي و 5% للأغراض الأخرى. وأشار التقرير الذي لقي اهتماما واسعاً بين الخبراء والمختصين بشؤون المياه إلى خطورة الاستنزاف وبخاصة خلال السنوات العشرين الماضية مما أدى إلى زيادة الملوحة في الكثير من الآبار الجوفية من ناحية وإلى خفض منسوب المياه الجوفية من ناحية أخرى، من خلال هذا الملف نستعرض جانباً من الحلول العلمية المطروحة.
تعطلت بك السيارة في مضامي الصمان، وانقطعت بك السبل وأعيتك الحيلة وأصبت بالخوف، فلم تعد تتذكر المعالم أو تميز الاتجاهات. تتطلع يمينا ويسارا بحثا عن عابر سبيل أو طرق تدل على وجود مورد ماء، فلا ترى إلا سرابا، فتصاب بالمزيد من الخوف واليأس وتعجز عن السير. ترتمي في ظل صخرة كبيرة انتظارالفرج من الله، وفجأة تهبط عليك من حيث لا تدري آلة عجيبة، يخرج من أسفلها ماء عذب بارد ومن أعلاها نسيم عليل.. فتشرب وتسري الحياة في عروقك من جديد وتسترد قدرتك على التفكير وتعود كما كنت من قبل، ابن الصمان، فتتذكر المعالم والطرق وتحمل آلتك على ظهرك، لفك أسرارها، ثم تستيقظ فجأة على صوت أذان الفجر، وتجد أن الخزان خال من الماء، تسترجع ما رأيته في المنام وتتمنى لو كان حقيقة، لتضع واحدة من تلك الآلات فوق سطح المنزل، تحميك من انقطاع المياه وتخفف عليك فواتير الكهرباء.
ان ما رأيته في المنام ليس أضغاث أحلام ولا خيالا علميا بل حقيقة ملموسة دخلت ميدان التطبيق العملي، طوّرها أناس أقل منا حاجة للهواء البارد ولا تنقصهم المياه العذبةومن خلال هذا الملف نستعرض ما تم إنجازه في هذا المجال حتى الآن، والآفاق الجديدة التي يفتحها ليس فقط لسكان المناطق الصحراوية بل للبشرية جمعاء.
الأساس العلمي
يتراوح تركيز بخار الماء في الهواء مابين 10 و 20 غراماً في كل (1)م3 مكعب.
يحتوي الهواء الجوي على ما يقدر بحوالي 14 ألف كيلو متر مكعب في صورة بخار ماء، وهذا القدر من المياه يزيد على عشرة أضعاف ما على الأرض من ماء في صورة أنهار أو بحيرات عذبة. هذه الكمية الضخمة من الماء في الهواء الجوي تظل ثابتة ولا تتناقص بسبب الأمطار وذلك لاستمرار عملية التبخير الدائم والناتج من أشعة الشمس».
فإذا ما انخفضت درجة حرارة الجو المشبع بالبخار أو استطعنا تخفيضها إلى ما يسمى بنقطة الندى يتحول البخار إلى ماء وهذه النقطة تختلف باختلاف تركيز البخار ودرجة الحرارة. وللوصول إلى هذه النقطة وفصل الماء عن الهواء الجوي، يمكن استخدام أي من الطريقتين الآتيتين:
اولاً: تبريد الهواء حتى درجة حرارة أقل من نقطة الندى، وهي تنخفض كلما انخفضت الرطوبة النسبية للهواء الجوي. وظاهرة الندى من الظواهر الطبيعية التي تحدث عند اخفاض درجة حرارة الجو بشكل ملحوظ، وكان، وربما، مازال سكان المناطق الساحلية يستفيدون من تلك الظاهرة لسقيا بعض الأشجار والنباتات، وتقوم على مايحمله الهواء معه من بخار الماء تختلف كميته باختلاف الفصول والقرب أو البعد من البحر، فإذا ما لامس ذلك البخار الأسطح الباردة تكثف وتحول إلى ماء كما نلاحظه على نظاراتنا عند الخروج من محل بارد في المناطق الرطبة الحارة، أو تلك الكميات الكبيرة من المياه التي تخرج من مكيفات الفريون نتيجة تكثف بخار الماء عند ملامسة الهواء الداخل للجسم البارد من المكيف، وهي كميات دعت دولة الإمارات إلى دراسة أفضل الطرق لإعادة استخدامها، أو ما نشاهده من رذاذ على أوراق النباتات في الصباحات الباردة من أيام الربيع في أعقاب المطر حيث تزداد رطوبة الجو، ويطبق مزارعو المناطق الساحلية شيئا مشابها لذلك، حيث يقومون بتعليق جسم صلب، يسهل تكثيف البخار على سطحه عندما تنخفض درجة الحرارة أواخر الليل، ثم ينزل ما يتجمع من ماء في حوض الشجرة. كما لاحظ بعض الباحثين عند زيارتهم لبعض المناطق الصحراوية وجود بعض الصخور حول جذوع بعض الأشجار واستنتجوا أنها تقوم بتكثيف الماء اللازم من الجو لتعيش عليه الأشجار.
ثانياً: امتصاص الماء من الهواء باستخدام بعض الأملاح أو المواد الصلبة ذات القدرة العالية على امتصاص الرطوبة وإطلاقها، وتستخدم تلك الطريقة أساسا لتجفيف الهواء في العديد من الصناعات، ثم يتم إعادة فصل الماء من المادة الماصة عن طريق التسخين حتى درجة حرارة يبدأ عندها تبخر الماء والذي يتم تكثيفه للحالة السائلة بتعريضه لسطح ابرد نسبيا عند درجة حرارة الجو.
ومن ميزة هذا الماء، الذي يتم الحصول عليه بتلك الطرق نقاوته التامة من جميع الأملاح، فهو كماء المطر، إلا أنه يحمل بعض ملوثات الهواء، التي يسهل تنقيته منها.
الأبحاث العلمية
إن أبحاث تكثيف البخار من الهواء من أجل الحصول على ماء نقي بطريقة اقتصادية وسهلة ليست جديدة، لكن شح المياه الذي يشهده العالم حاليا زاد من الاهتمام بها ووجدت مكانها في مراكز البحوث والجامعات وأصبحت تلك الطريقة محل عناية المهتمين بشؤون البيئة في مختلف أنحاء العالم، ومن أوائل البحوث التي تم الحصول عليها والمتعلقة بهذا الموضوع ما تم نشره في عام 1947 في الاتحاد السوفيتي السابق في صورة براءة اختراع للحصول على الماء من الهواء الجوي، وكانت الفكرة ببساطة تعتمد على إمرار تيار من الهواء الجوي المحتوي على كمية من الرطوبة في قناة مائلة مدفونة في الأرض، وحيث أن درجة حرارة باطن الأرض تكون أقل من درجة حرارة الهواء الساخن، نتيجة لذلك تتكاثف الرطوبة من الهواء وتجمع في هذه القنوات، وقد ورد في ما كتب حول هذه الفكرة أن وحدة تجريبية من هذا النوع أنتجت لترا واحدا من المياه كل يوم وذلك على مدى 27 يوماً من تشغيلها.
وفي عام 1961 نشر بحث بعنوان «مشكلة الحصول على الماء من الهواء الجوي» وقد أجري هذا البحث في إيطاليا من جامعة باري للباحث ج، نيبيا G.Nebbia، الذي قام باستخدام وحدة تبريد بقدرة صغيرة (حوالي 95وات) ثم تم إمرار الهواء الجوي على المبرد في هذه الوحدة و تم تجميع الماء المتكاثف تحت المبرد، وهذا يشبه تماما ما يتم في وحدات تكييف الهواء، وقد قام الباحث بتكرار التجربة على فترات مختلفة خلال العام.
وبينت النتائج التي توصل إليها أن متوسط الطاقة المستهلكة لإنتاج لتر من المياه يتراوح ما بين 1 إلى 4 كيلووات ساعة من الكهرباء، وبالطبع يمكن الحكم على مدى الجدوى الاقتصادية من هذه الطريقة طبقا لسعر الكهرباء وهو العنصر شبه الوحيد في التكاليف مقارنا بالبدائل الأخرى.
وفي عام 1965 نشرت دراسة نظرية حول استخدام أملاح ماصة للرطوبة مع مقطرات تشبه تلك التي تستخدم في تحلية مياه البحر بالطاقة الشمسية، حيث يتم تدوير محلول ملحي ماص للرطوبة بين حوض التقطير وسطح خارجي متعرج، إذ يمرر المحلول على هذا السطح ويقوم في أثناء ذلك بامتصاص الرطوبة من الجو، بعد ذلك وفي فترة النهار وعند سطوع الشمس يتعرض المحلول داخل الحوض لدرجة حرارة مرتفعة ينتج عن ذلك تبخر المياه داخل المقطرة ثم تكاثفها مرة أخرى على السطح الداخلي للغطاء الزجاجي، تتحرك المياه العذبة المتكاثفة على السطح الداخلي للزجاج ثم تجمع في وعاء خارجي.
في عام 1968 نشر في العدد العاشر لمجلة الطاقة الشمسية Solar Energy بحث آخر وكان امتدادا لهذه الفكرة للباحث ريموند هال من جامعة كانساس Kansas State University وتعددت الأفكار التي نشرت ولكن معظمها كان أفكاراً تعرض في صورة براءات اختراع، حيث نشر في عام 1971 عن طريقة لاستخلاص بعض المياه الموجودة في سطح التربة الصحراوية وذلك في حالة انعدام تام لمصادر المياه، والفكرة كانت تتلخص في تسخين السطح باستخدام أشعة الشمس وتكثيف المياه على سطح مخروطي مائل، ويتم ذلك بعمل حفرة في الأرض تغطى بطبقة شفافة من البلاستك الشفاف ثم يتم وضع حجر على منتصف الغطاء لكي يتكون الشكل المخروطي وتجمع المياه في أي وعاء يوضع داخل الحفرة أسفل المخروط مباشرة.
أما المخترع النرويجي(Per Krumsvik)، فقد طور جهازا على شكل صندوق هرمي معبأ بمادة السليلوز كمادة ماصة للبخار وتمتاز هذه المادة بسهولة وكبر كميات البخارالتي تمتصها عند الدرجات المنخفضة وإطلاقها عند التسخين، ويتم فتح الجدران الزجاجية لهذا الصندوق أثناء الليل فتمتص مادة السليلوز البخار، وفي النهار يتم إغلاق الأبواب فتمر أشعة الشمس من خلال تلك الجدران الزجاجية وتسخن المادة الماصة التي تقوم عند إذن بإطلاق الماء الذي يتكثف على سطح في أعلى الهرم، وفكرة هذا الجهاز بسيطة ويمكن تجميعه في ورش عادية، أو في المنزل، ويتراوح ارتفاع الصندوق من 4 إلى 30 مترا وإنتاجه من 250 إلى 165000 لتر في اليوم، وتختلف الكميات المنتجة من الماء ليس فقط تبعا لحجم الجهاز وما يحتويه من مادة، بل من مكان لآخر وموسم لآخر حسب نسبة الرطوبة درجة الحرارة السائدتين والفرق في درجات الحرارة بين النهار والليل.
ويستخدم الباحث الألماني الأستاذ (Raebiger) مدير معهد تقنية البيئة في جامعة بريمن مادة من مركبات السليكا كوسيط للامتصاص وقد نسبت إليه وكالة الأنباء الألمانية في عام 1998 قوله أنه بإمكان الجهاز، الذي طوره لكنه لم ينشر تفاصيل كثيرة عنه، إنتاج طن من الماء لكل متر مكعب من حجم الجهاز في أفضل الأحوال الجوية، وقد جرب هذا الجهاز في الصحراء الأفريقية.
وفيما يتعلق بالبحوث العربيةهناك بحث من جامعة الرياض بالمملكة العربية السعودية الذي قدمه الباحث أبو الحمايل في ورشة عمل حول تحلية المياه في عام 1981 وتناول البحث دراسة مقارنة حول البدائل المختلفة لهذا الغرض سواء بتبريد الهواء أو باستخدام المواد الماصة لرطوبة الجو، وقد أجري هذا البحث في أجواء مدينة الرياض ومن النتائج التي توصل إليها عند استخدامه لمحرك يعمل بالوقود لتشغيل الوحدة أنه يمكن انتاج كميات مياه يومية تتراوح ما بين 1250 إلى 1350 كيلوجرام يوميا وأن كل كيلوجرام من الوقود ينتج 4 كيلوجرام من الماء العذب في المتوسط، وكانت هذه الوحدة تعمل باستخدام فكرة الامتصاص للرطوبة من الجو.
وفي الفترة من 1989 وحتى 1993 أجريت دراسة كاملة في روسيا الاتحادية حول نفس الموضوع من خلال رسالة للدكتوراه قدمها الدكتور احمد محمد حامد الأستاذ المساعد بكلية الهندسة جامعة المنصورة، وفي هذه الدراسة تم تناول هذا الموضوع لمحاولة الحصول على النموذج الأمثل للبيئة العربية وكذلك إمكانية استخدام الطاقة الشمسية للحصول على الماء من الهواء الجوي، وتم عرض نموذجين مختلفين أحدهما يعتمد على تشغيل نظام تبريد امتصاصي باستخدام الطاقة الشمسية واستخدامه في تشغيل وحدة تعمل على أساس تبريد الهواء الجوي، وتتكون المحطة من:
1قناة لسحب الهواء الجوي يتحرك فيها الهواء من أعلى لأسفل طبيعيا نتيجة لزيادة كثافته بعد تبريده.
2الفرع السفلي لحركة الهواء بعد فصل الرطوبة منه.
3مبرد (مبخر) وحدة التبريد بالامتصاص.
4مولد وحدة الامتصاص.
5السخان الشمسي.
6جهاز الامتصاص.
7 خزان تجميع المياه.
تعمل دورة التبريد بالامتصاص عند سقوط أشعة الشمس على سطح السخان الشمسي ونتيجة لذلك يتم تبريد الهواء الجوي الملامس للقناة الرأسية حتى درجة حرارة يبدأ عندها تكاثف بخار الماء منه، بعد ذلك ونتيجة لزيادة كثافة الهواء يتحرك لأسفل تحت تأثير وزنه وتستمر هذه العملية مع استمرار دائرة التبريد، يتم تجميع الماء المتكاثف في وعاء خارجي كما في الشكل، والآخر يعمل بالامتصاص باستخدام مادة ماصة للرطوبة ويعمل أيضا من خلال الطاقة الشمسية، وقد أثبتت دراسات الجدوى التي قام بها الباحث في هذه الرسالة أن الأنظمة التي تعمل بالامتصاص أفضل من الناحية الاقتصادية وكذلك من ناحية الاستخدام الأمثل للطاقة.
وقد تم تطوير هذا النظام من خلال رسالة ماجستير للمهندس إبراهيم الشرقاوي من جامعة المنصورة، وذلك خلال الفترة من عام 1997 حتى عام 2000 وكانت نتائج هذه الدراسة مشجعة، حيث أمكن الحصول على إنتاجية مرضية في أجواء مدينة المنصورة، حيث تم استخدام صندوق مساحته السطحية حوالي 2 متر مربع يحتوي بداخله على طبقة من القماش ذات سطح متعرج مشربة بمحلول ملحي ماص للرطوبة، في فترة الليل وعند انخفاض درجة حرارة الجو يتم فتح الغطاء الزجاجي للصندوق حيث تكون الظروف ملائمة لعملية الامتصاص ويستمر ذلك طوال فترة الليل. في بداية فترة النهار يتم غلق هذا الغطاء حيث يكون المحلول قد تشبع بالماء، وفي فترة النهار وبسطوع الشمس تسقط الأشعة وتنفذ داخل الصندوق الزجاجي وتقوم بتسخين القماش المشبع بالمحلول مما ينتج عنه تبخر المياه من المحلول وتكثفها على السطح الداخلي للغطاء الزجاجي حيث يتم تجميعها في مجمع خارجي من خلال فتحة خاصة بذلك، في نهاية فترة النهار يكون المحلول الملحي قد فقد معظم المياه وأصبح مركزا مرة أخرى لامتصاص المياه من الجو، حيث تبدأ دورة ثانية من الامتصاص في فترة الليل وهكذا.
التطبيقات التجارية
قام مخترعون ومستثمرون بتطوير منتجات مختلفة، ويستطيع المهتم البحث عنها والتعرف عليها في شبكة الإنترنت، مثال ذلك شركة تعرض عبر موقعها Vapaire.Com آلة تشبه في عملها من حيث المبدأ مكيف الفريون، وعيبها حاجتها للصيانة وربما التكلفة العالية، مع أن الشركة الصانعة تقول إن الماء المنتج بواسطتها تقل تكلفته كثيرا عن المياه الصحية التجارية، وتنتج تلك الآلة ما بين 20 إلى60لترا في اليوم بقيمة 5000 ريال، وتقول إن تكلفة اللتر الواحد لا تزيد على 25 هللة، لكن الحل الأكثر إثارة هو ماتطرحه شركة Skywell Water System الأمريكية، وتعرض هذه الشركة تصنيع عدة نماذج من المعدات يتراوح إنتاجها من 8000 إلى 1000000 لترا في اليوم، وتتراوح تكلفتها ما بين عشرة آلاف ومليون ريال، وتقول إن تكلفة الماء النقي الناتج لا يزيد على ريال واحد لكل100 طن، وتعمل المعدات على الطاقة الكهرومغناطيسية مستفيدة من الأبحاث التي طورتها وكالة الفضاء الأمريكية.
ويعرض العالمان الروسيان «بروفيسور بريل شتاين» و «تيتوفا» آلات مشابهة تتيح مابين 25 لتراً و 25 طناً ويحتاج انتاج كل لتر واحد من الماء مابين 5 و (1) كيلووات من الكهرباء، ويمكن استخدام الطاقة الشمسية لتشغيلها.
المستقبل
إن القدرة على سحب تلك الكميات الكبيرة من الماء وبهذه التكاليف المتدنية سيحدث ثورة هائلة وتغييرا جذريا في أساليب الحصول على المياه النقية وطريقة توزيعها، وسيفتح آفاقا جديدة للزراعة والقضاء على التصحر، لكن حجم البحوث التي أجريت لمعالجة هذه المشكلة في الدول الأكثر حاجة للماء ومنها المملكة مازال متواضعا مقارنا بالإمكانات والحاجة والعائد المحتمل من هذا المصدرالجديد والوفير، وخاصة إذا ما استخدمت الطاقة الشمسية أو الطاقة الكهر ومغناطيسية.
إن أبحاث الدول الغربية في هذا الإطار محدودة جدا لسبب واضح وهو أن المياه لاتمثل مشكلة بالنسبة لها.
والآن وقد أصبح للمياه وزارة مستقلة ووزير جديد فلعلها تكون أكثر حماسا، لتطوير تلك الطرق غير التقليدية في توفير المياه العذبة، وربما كان استخراج الماء من الهواء بالطرق المختلفة من أهم تلك الطرق الحديثة وقد يصبح أجدى وأوفر من غيره، كما أن من المؤمل فصل ما يخص المياه من أنشطة من كليات الزراعة في الجامعات وإيجاد كليات للمياه تعنى بالبحوث الخاصة بتوفيره وترشيد استهلاكه.
الخاتمة
لا نستطيع في تغطية موجزة الإحاطة بما تم إنجازه من بحوث وغيرها، ولكن الهدف هو تقريب هذا الموضوع الحيوي من اهتمام الناس وربما دفع ذلك البعض منهم إلى تطوير أجهزة مماثلة فالحاجة أم الاختراع، ومن أكثر منا حاجة للماء؟، فإذا كان ينظر اليوم إلى شح المياه كسبب من أسباب الحروب المقبلة فإن سكان المناطق الصحراوية والمملكة العربية السعودية بشكل خاص يدركون أكثر من غيرهم ماذا يعني نقص المياه وتخبرهم كتب التاريخ كم من النزاعات والحروب القبلية قامت بين أجدادهم بسببه.
(*) استفدنا عند اعداد هذا الموضوع من معلومات قيمة قدمها لنا كل من الدكتور محمد حامد والبروفيسور بريل شتاين من جامعة كازان الروسية، فلهما الشكر.

علماء يبتكرون جهازا لاستخراج المياه من رياح الصحراء
جمع الماء من الهواء الرطب X54798.jpg.pagespeed.ic.vkqUQEdATN

واشنطن - بترا
ابتكر علماء حلاً فعّالاً للحصول على مصدر للمياه النظيفة في المناطق القاحلة.

وبحسب شبكة سي ان ان فقد تمكن فريق من ابتكار جهاز يعمل بالطاقة الشمسية لإنتاج المياه الصالحة من الشرب والموجودة في الهواء، حتى ولو كان المناخ صحراوياً، وفقاً لفريق الباحثين من معهد ماساتشوستس التقني أو "MIT" اختصاراً وجامعة ولاية كاليفورنيا - بيركلي. ورغم وجود أجهزة مشابهة لهذا الاختراع الجديد، إلا أن الباحثين أشاروا إلى أنه يمكنه العمل في مناخات أكثر جفافاً وبمعدل استهلاك أقل للطاقة مقارنة بأقرانه، وفقاً للدراسة التي نشرت عن الجهاز أولاً بمجلة "Science".

ويبدو الجهاز الجديد كصندوق صغير، يحوي داخله مادة معدنية وعضوية تدعى "MOF" والتي تعمل بمثابة اسفنجة لامتصاص أكبر قدر من المياه عندما فتح الصندوق، ويمكن للصندوق حصاد المياه القادمة من الأمطار والجو.

وعند حبس المياه يغلق الصندوق يدوياً ويُعرَّض للشمس، حيث تساعد حرارة الشمس على رفع حرارة المادة الاسفنجية لتطلق المياه بشكلها البخار ويعاد تحويل المياه لحالتها السائلة باستخدام مكثف خاص الذي يمكنه تبريد بخار الماء حتى في الطقس الحار للحصول على مياه شرب نظيفة. ويمكن لكل كيلوغرام واحد من المادة المعدنية جمع 2.8 لتر من المياه، ويعمل الجهاز في المناطق التي قد تحوي درجات رطوبة منخفضة قد تصل 20 في المائة، مقارنة بالأجهزة الموجودة بالأصل والتي تحتاج درجة رطوبة للجو تبلغ 50 في المائة حتى تزود بالمياه النظيفة.