أ.د. ماثيو غصن – هندسة كيميائية – جامعة الفيصل

ترجمة: أ.د. رجاء فاخوري – كيمياء حيوية طبية – جامعة الفيصل

يرتبط توليد الطاقة بتلوث الهواء وتدهور البيئة. يدرك المجتمع العلمي والعام الآن أن تغير المناخ هو أيضًا عامل رئيس في التنمية الاقتصادية المستدامة. وعليه، يجب أن يأخذ بالاعتبار المسؤولون عن التخطيط للموارد المائية أن تاريخ المناخ الحديث قد لا يكون مؤشرًا دقيقا للتنبؤ بالمستقبل.

علاوة على ذلك، فإن أحد التحديات الرئيسة التي تواجه الاستدامة الاقتصادية لمحطات تحلية المياه هو ارتفاع تكلفة الطاقة. إن التخطيط الجيد للبنية التحتية وإدارتها، وتقليل مشكلة تصريف المحلول الملحي، وتعزيز كفاءة الطاقة، وخفض التكاليف، وتقنيات تحلية المياه بواسطة الأغشية المحسنة، وتطبيق الطاقة المتجددة والتكنولوجيا الصديقة للبيئة، كلها من العوامل الرئيسة في نجاح التسويق التجاري المستدام لتقنية تحلية المياه. إذا كانت البيانات معيبة أو غير دقيقة، قد يرتكب المسؤولون عن أنظمة الطاقة وتحلية المياه أخطاءً فادحة في تقدير عملية اختيار المنشآت، من دون إدراك ذلك. وقد تُنفَّذ تقنيات الكفاءة من دون المستوى المطلوب بسبب القرارات السيئة في العديد من البلدان التي تعاني من نقص في الثروة المائية. وهذا يمكن أن يثقل كاهل اقتصاد الدولة بتكاليف طاقة أعلى، بالإضافة إلى التسبب في تأثيرات بيئية غير مرغوب فيها في المناطق المحيطة. إضافة إلى ذلك لا يزال السؤال مفتوحًا حول ما إذا كان ممكنا للطاقة النووية أن تسهم بشكل فاعل في رفاهية الإنسان والنمو المستدام. سيعتمد ذلك على ضمان استخدامه السلمي والآمن وقدرته التنافسية في السوق.

ينبغي التفكير في عمليات تحلية جديدة حتى لو كانت لا تلبي حاليًا الجدوى الاقتصادية للعمليات التقليدية مثل التناضح العكسي. إن تطوير التناضح العكسي والألواح الكهروضوئية تعد من الأمثلة الممتازة للتقنيات الناجحة تجاريًا. يعد فهم الدوافع الرئيسة لاستهلاك الطاقة في التقنيات الجديدة أمرًا بالغ الأهمية لتوجيه أي توسع مستقبلي. إن إقامة علاقات تعاون دولية قوية لتسريع نقل المعرفة وتحسين جودة البحث أمر في غاية الاهمية. قد تنتج تقنية التحلية مياهًا عالية الجودة، ولكنها قد تؤدي إلى إدخال ملوثات بيولوجية أو كيميائية ضارة في إمدادات المياه. يجب مراقبة وتنظيم جميع المياه الناتجة عن محطات التحلية لضمان صحة عامة وبحرية آمنة. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد جميع الملوثات في المحاليل الملحية وتخفيف آثار تصريف المحلول الملحي. يجب ألا يحصل التخلص من المياه المالحة في طبقات المياه الجوفية حتى تُجرى مسوحات متعمقة وخبيرة للمياه الجوفية ولا يوجد خطر محتمل لظهور أعمدة ملحية في آبار المياه العذبة. من المهم أن نذكّر العلماء وأصحاب القرار؛ أن خفض التكلفة وحماية البيئة لهما نفس القدر من الأهمية عندما يتعلق الأمر بالتنمية المستدامة لتكنولوجيا تحلية المياه. مع تزايد الطلب على الطاقة في العالم، وُجهت كثير من الأبحاث لمعالجة التحديات في استخدام الطاقة المتجددة لتلبية احتياجات الطاقة للاستخدام التجاري والمنزلي. أُشير إلى الإمكانات الاقتصادية والصناعية للطاقات المتجددة، مثل الطاقة الحرارية الأرضية، والطاقة الشمسية، والأمواج، والرياح، بالإضافة إلى مزاياها البيئية في عديد من الدراسات الحديثة.

في العصور القديمة، تُظهر البيانات المدونة استخدامات، على سبيل المثال، المياه الجوفية الحرارية من قبل الرومان واليابانيين والأتراك والآيسلنديين وأوروبا الوسطى والماوريين في نيوزيلندا للاستحمام والطبخ وتدفئة المساحات. تعد آيسلندا على نطاق واسع أكثر الولايات نجاحًا في مجتمع الطاقة الحرارية الأرضية. تحتل الدولة التي يزيد عدد سكانها قليلًا عن 300000 نسمة المرتبة الأولى في الدول الـ 15 الأولى التي تولد الكهرباء من موارد الطاقة الحرارية الأرضية. علاوة على ذلك، نظرًا لأن استخدام الطاقة في جميع أنحاء العالم يساوي حوالي 100 مليون برميل من النفط يوميًا، فإن الطاقة الحرارية للأرض على عمق 10 كيلومترات يمكن أن توفر نظريًا جميع احتياجات الطاقة البشرية في المستقبل المنظور. كمثال تاريخي آخر، كان الإغريق القدماء هم الأوائل الذين استخدموا التصميم الشمسي السلبي في منازلهم منذ 400 قبل الميلاد بُنيت مدن يونانية كاملة بهذه الطريقة. قام الرومان فيما بعد بتحسين هذه التصاميم. كانوا أول من استخدم الزجاج للنوافذ، وبهذه الطريقة يحبس الحرارة الشمسية. حتى أن الرومان أصدروا قانونًا داخليًا يفيد بأن حجب وصول أي مواطن إلى ضوء الشمس يعد جريمة. أنشئت البيوت الزجاجية الأولى، أي المؤشر المسبق للبيوت الزجاجية الحديثة، من قبلهم لإنتاج بيئة النمو الصحيحة للنباتات والبذور الغريبة التي جلبوها إلى روما من أجزاء مختلفة من إمبراطوريتهم الشاسعة.

يوجد مؤشر رئيس قلق آخر وهو أنه في بعض الحالات، قد تقوض سياسة الطاقة المتجددة الحكومية حوافز السوق وتخربها، مما يؤدي إلى نفقات ضخمة لا تظهر سوى القليل من الوعود طويلة الأجل لتحفيز الاقتصاد أو حماية البيئة أو زيادة أمن الطاقة. من الممكن أن تختفي أي وظائف يتم إنشاؤها بتعزيز الطاقة المتجددة بمجرد إنهاء الدعم الحكومي. علاوة على ذلك، بدلًا من تعزيز أمن الطاقة، لا تزال هناك حاجة إلى طاقة احتياطية من الوقود الأحفوري. قد يؤدي نظام تعريفات التغذية، على سبيل المثال، إلى خنق المنافسة بين منتجي الطاقة المتجددة وقد يخلق حوافز غير مرغوب فيها لإجبار الشركة على الانغلاق على التقنيات الحالية. عند النظر في نظام تحلية المياه بالطاقة المتجددة الذي يجب اختياره، تكون أنظمة توليد الكهرباء الهجينة المستقلة أكثر ملاءمة بشكل عام من الأنظمة التي لا تحتوي إلا على مصدر طاقة واحد لتزويد التطبيقات خارج الشبكة بالكهرباء، خاصة في المناطق النائية التي يصعب الوصول إليها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون تكلفة التحلية التقليدية كبيرة بسبب استخدامها المكثف للطاقة. ومع ذلك، يجب أن يعتمد اختيار عملية معينة على دراسة متأنية لظروف الموقع والتطبيق المطروح. 

إن ندرة المياه مشكلة متزايدة في أنحاء العالم كله وهناك إجماع على أن تحلية مياه البحر يمكن أن تساعد في التخفيف من هذا الوضع. من بين مصادر الطاقة المناسبة لدفع عمليات تحلية المياه، الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والأمواج والطاقة الحرارية الأرضية، هي أكثر الخيارات الواعدة، بسبب القدرة على الجمع بين توافر الطاقة ومتطلبات العرض على المياه في عديد من المواقع العالمية. إن الظروف المحلية ستلعب دائمًا دورًا مهمًا في تحديد العملية الأكثر ملاءمة للمنطقة. ويجب أن يكون أفضل نظام لتحلية المياه معقولًا اقتصاديًا في مرحلة الدراسة. كما يجب أن تعمل عند تثبيتها وتستمر في العمل وتوصيل كميات مناسبة من المياه العذبة بالكمية والجودة والتكلفة المتوقعة طوال مدة المشروع. تعد تحلية مياه البحر عملية مكلفة، ولكن إدراج مصادر الطاقة المتجددة وتكييف تقنيات تحلية المياه مع إمدادات الطاقة المتجددة يمكن أن يكون في بعض الحالات طريقة أقل تكلفة واقتصادية لتوفير المياه. لا يزال استخدام مصادر الطاقة التقليدية وتقنيات تحلية المياه، لا سيما بالاقتران مع محطات التوليد المشترك، أكثر فعالية من حيث التكلفة من الحلول القائمة على الطاقات المتجددة فقط، وعليه فهي الخيار الأول عمومًا. في حين أن النقطة المحورية في هذا الفصل كانت حول تحلية مياه البحر، فإن القضايا التي تمت مناقشتها تنطبق أيضًا على تحلية المياه الجوفية المالحة، والمياه الجوفية التي تحتوي على مواد سامة، والنفايات السائلة المشتركة/الصناعية المتبقية. 

في الختام، تبرز تقنيات الطاقة المتجددة بسرعة مع وعد باستدامة اقتصادية وبيئية لتحلية المياه. يجب الأخذ بالعلم أن هناك حاجة لتسريع تطوير وتوسيع نطاق أنظمة إنتاج المياه الجديدة من الطاقات المتجددة. ستساعد هذه التقنيات في تقليل المخاوف البيئية. على الرغم من وجود مخاوف من أن السياسة الحكومية قد تقوض حوافز السوق، إلا أن هناك إمكانات كبيرة لاستخدام الطاقة المتجددة في أجزاء كثيرة من العالم. يمكن أن توفر مصادر الطاقة الشمسية والرياح والأمواج والطاقة الحرارية الأرضية مصدرًا حيويًا للطاقة لتزويد كل من مياه البحر ومحطات تحلية المياه المالحة بالطاقة. أخيرًا، يجب ملاحظة أن جزءًا من حل مشكلة نقص المياه في العالم لا يقتصر فقط على إنتاج المزيد من المياه، ولكن أيضًا للقيام بذلك بطريقة مستدامة بيئيًا وتقليل استخدامها. هذه التحديات يمكننا مواجهتا جيدًا.