يعتبر رصد مياه الصرف للحد من انتشار الأمراض أمرًا في غاية الأهمية، لكن معالجتها أيضًا ضرورية لحماية صحة الإنسان والبيئة وتساهم في الحفاظ عليها. وفي هذا الإطار، قدم باحثون من أبوظبي منهجيات واعدة بالاعتماد على أغشية مبتكرة.

إزالة العناصر الغذائية

يُعتقد أن ارتفاع مستويات العناصر الغذائية في المنظومة البيئية أمرًا مفيدًا، لكن في حال شهدت البيئة زيادة في نسبة العناصر الغذائية ستتكاثر الطحالب وتنخفض نسبة الأكجسين في المياه، وهو ما يسهم في قتل الأسماك والأعشاب البحرية ويفتح المجال أمام سلسلة تفاعلات في المنظومة. تؤدي الكميات الكبيرة من ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن تحلل المواد إلى زيادة نسبة الحموضة في المياه، والذي يقلل بدوره من معدلات نمو الأسماك والمحار. وتشكل زيادة نسبة العناصر الغذائية في المياه خطرًا اقتصاديًا، حيث ترتفع أسعار المأكولات البحرية كلما قل الإنتاج البحري.

وفي هذا الصدد، قال الدكتور شادي حسن، مدير مركز جامعة خليفة للأغشية وتكنولوجيا المياه المتقدمة الذي قام الباحثون فيه بنشر دراستهم في المجلة العلمية “ن بي ج كلين ووتر”: “يجب علينا ضبط مستويات العناصر الغذائية وتطوير التكنولوجيات المبتكرة لمعالجة المياه وإزالة المغذيات الزائدة عن الحاجة”.

وقد طور فريق جامعة خليفة البحثي مركب حمض البوليلاكتيك وغشاء مصنوع من مادة نانوية بهدف إزالة العناصر الغذائية الفائضة عن الحاجة من مياه الصرف.

ويقوم مبدأ عمل الغشاء على الامتصاص، وهي عملية تتضمن احتجاز الجزيئات الصلبة، وفي هذه الحالة الجزئيات السائلة، حيث استعان الفريق بمادة نانوية تتكون من أنبوب نانوي مصنوع من أكسيد الغرافين والعديد من الجدران الكربونية المشحونة بشحنات موجبة بهدف إزالة نيتروجين الأمونيا والفوسفور من مياه الصرف وبالتالي تعزيز نفاذية المياه، حيث يتم التقاط العناصر الغذائية في مسام الأنابيب النانوية على سطح الغشاء.

إزالة النفط من المياه

قد تكون معالجة مياه الصرف عملية صعبة عند محاولة إزالة قطرات النفط الدقيقة منها.

وقالت الدكتورة ليندا زو، الأستاذة في جامعة خليفة: “تصعب معالجة الكميات الكبيرة من مياه الصرف الصناعية الملوثة بقطرات النفط بسبب دقة تلك القطرات وانتشارها في جميع أجزاء المياه، حيث تشهد الأغشية التقليدية انخفاضًا في مستوى فعالية فصل قطرات النفط المتراكمة عن المياه وهي المشكلة التي نسعى إلى إيجاد حل لها”.

وقامت الدكتورة ليندا، إلى جانب باحثين آخرين، بدمج كرات ثاني كبريتيد الموليبدينوم النانوية مع مصفوفة أسيتات السليلوز، حيث تتميز كرات ثاني كبريتيد الموليبدينوم النانوية بقدرتها على صد المياه وجذب قطرات النفط، في حين يتميز بوليمر أسيتات السليلوز بأنه سريع الالتصاق بالمياه. وقد تم تصميم الغشاء بأسلوب مزدوج مائي مضاد للمياه في نفس الوقت، الأمر الذي يؤهله لالتقاط قطرات النفط الموجودة داخل كميات كبيرة من المياه. ويعد ذلك أمرًا في غاية الأهمية في مجال الفصل، لأن الأغشية تحظى بمكونات تسهم جمع قطرات النفط ومكونات أخرى في تسهيل مرور المياه.

وتتميز طبيعة الغشاء المزدوجة بقدرتها على التخلص من الملوثات التي تسببها القطرات النفطية.

وقد تمكن الفريق البحثي من إثبات قدرة هذه الأغشية في عمليات الفصل في العديد من الاختبارات بنسبة التقاط لقطرات النفط المتغلغل في مياه الصرف وصلت إلى 90%. وأكد الباحثون أيضًا على أن هذه الأغشية تتميز بالاستدامة والاستقرار، الأمر الذي يجعلها قابلة للاستخدام بشكل متكرر دون فقدان فعاليتها في الأداء ومادة واعدة يمكن الاستفادة منها في التطبيقات الصناعية مستقبلًا.