تعريف تحلية المياه :
هي تحويل المياه المالحة إلى مياه نقية من الأملاح صالحة للاستخدام .ويتم ذلك عبر طرق عديدة للتحلية
هل تحلية مياه البحر هي الحل الناجع ؟
ورغم وجود مخاوف بشأن تسويق تحلية مياه البحر ، مثل تنظيم انبعاثات غازات الدفيئة ، والتكنولوجيا المستخدمة لها فهي مع ذلك منتشرة في أنحاء العالم وتستخدم لمجموعة واسعة من الأغراض ، بما في ذلك:
• توفير المياه العذبة الصالحة للشرب وللأغراض المنزلية والبلدية
• معالجة المياه الناتجة عن العمليات الصناعية
• الحصول على المياه في حالات الطوارئ للمنكوبين أو للعمليات العسكرية
واحد من أصل كل ستة أشخاص اليوم لا يمكنهم الوصول و الحصول على المياه العذبة الكافية لآمنه و حياته.
تشير التقديرات إلى أن إمدادات المياه العذبة ستكون مشكلة كبيرة بالنسبة لنصف لبلدان العالم بحلول عام 2025 وبحلول عام 2050 ستكون مشكلة لحوالي 75٪ من سكان العالم وسوف نشهد ندرة خطيرة في موارد المياه.
تحلية المياه هي مصدر غير محدود للحصول على المياه العذبة النقية من المحيطات الواسعة ذات المياه المالحة , وعلى الجمهور والسياسيين والمدراء المسؤولين عن مشاريع المياه مواصلة الأمل في الوصول إلى تقنية فعالة من حيث التكلفة وآمنة بيئيا لتحلية مياه البحر والتي سوف تكون الحل المنشود للإنقاذ المناطق التي تعاني من نضوب المياه العذبة فيها.
تحلية مياه البحر هي الحل الوحيد في أماكن الجافة و القاحلة.
فمرافق تحلية مياه البحر هي بالفعل حيوية للتنمية الاقتصادية في المناطق القاحلة الكثيرة من العالم ، وهناك أمثلة حقيقية على محطات تحلية المياه التي تتسم بأنها:
• مكلفة جدا
ولكن بعضها قد يكون:
• منفذ بشكل غير دقيق
• ذات تصميم سيء
• موقعها غير مناسب
وهذه تؤدي إلى أن يصبح المشروع في نهاية المطاف عديم الفائدة , ومن المهم بالتالي النظر في مزايا ومساوئ تحلية مياه البحر من أجل اتخاذ القرارات المستنيرة بشأن مدى ملائمة هذه التكنولوجيا للمنطقة.
كيف تعمل تحلية المياه ؟
التحلية الطبيعة للمياه يكون باستخدام الطاقة الشمسية.
حيث تقوم الدورة الهيدرولوجية في الأرض بتحلية المياه طبيعيا باستخدام الطاقة الشمسية.
يتبخر الماء من المحيطات والبحيرات ، وسطح الأرض تاركا ورائه الأملاح , و بخار المياه العذبة الناتجة ستشكل الغيوم التي تنتج مياه الأمطار ، والتي ستسقط على الأرض على شكل أمطار وثلوج وتسيل وتنتقل عن طريق التربة ، فتذوب المعادن وتصبح مالحة بشكل متزايد , فالمحيطات المالحة هي نتيجة عملية طبيعية من التبخر والأمطار والجريان السطحي للمياه والتي تحرك باستمرار الملح من الأرض إلى البحر حيث يتراكم هناك بمرور الوقت.
التقطير هي واحدة من أقرب أشكال الصناعية لمعالجة المياه ، وأنها أصبحت أكثر شعبية اليوم كحل لنقص المياه.
تعتمد أفضل عملية تحلية مياه البحر للمنطقة ما على عدة عوامل:
هناك مجموعة واسعة من تكنولوجيات تحلية المياه على نحو فعال لإزالة الأملاح من المياه المالحة (أو استخراج المياه العذبة من المياه المالحة) , مما ينتج عنها تيار متدفق من المياه ذات التركيز المنخفض من الملح ، والذي يطلق عليه تيار الماء العذب المنتج ، وهناك تيار آخر من الماء ذو تركيز عال من الأملاح المتبقية ، التي يشار إليها بالمحلول الملحي المركز. Brine or Concentrate
فالتكنولوجيات المستخدمة اليوم تعتمد على التقطير إما باستخدام الطاقة الحرارية أو الأغشية Membranes لفصل الأملاح عن المياه العذبة المنتجة في نهاية المطاف.
وأن اختيار طريقة وشكل عملية تحلية المياه يعتمد على الظروف الخاصة بكل موقع ، بما في ذلك محتوى الملح في المياه الخام والاقتصاد ، وكميات المياه التي يحتاج لها المستخدم النهائي ، والهندسة المحلية المجربة والجودة والمهارات المتوفرة.
خيارات عملية تحلية المياه وتشمل :
الأغشية والمرشحات تمثل نصف النهج المستخدم اليوم.
عمل الأغشية والترشيح:
وهي التي تسمح أو تمنع مرور بعض الأيونات بشكل انتقائي ، و تكنولوجية تحلية المياه بأغشية تكون قد صممت حسب الأغشية والمرشحات المستخدمة وقدراتها , وقد كيفت هذه المبادئ الطبيعية في التحلية على نطاق تجاري بطريقتين :
الكهربائية Electro dialysis (ED) و التناضح العكسي Reverse Osmosis (RO) وكلاهما معروفة منذ قرن من الزمن ، ولكن تأخر تسويقهما حتى تم توفر التكنولوجيات المناسبة لعمل و صيانة الأغشية بصورة محسنة , وهذا على الرغم من أنهما كانا يستخدمان عادة لتحلية المياه المالحة ، وتطبق على نحو متزايد في تحلية مياه البحر ، وهذين المنهجين يمثلان الآن أكثر من نصف جميع قدرات تحلية مياه البحر.
فهناك الآن عدد متزايد من أنظمة تحلية المياه وأيضا تلك المضاف لها وحدات للترشيح بواسطة الأغشية لإزالة الملوثات التي تؤثر على عملية تصفية على المدى الطويل.
التقطير الحراري
تقدر مياه المحلات بطريقة التقطير الحراري بحوالي 40 ٪ من منتج المياه المحلات (مياه البحر و المياه المالحة).
عملية التقطير هذه هي تقليد لدورة المياه في الطبيعية من خلال إنتاج بخار الماء الذي يتكاثف بعد ذلك إلى مياه عذبة.
ففي أبسط نهج ، يسخن الماء إلى نقطة الغليان لإنتاج أقصى قدر ممكن من بخار الماء , ويغلى الماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية تحت ضغط جوي , ومن خلال خفض الضغط ، يمكن تخفيض نقطة الغليان , ففي ربع الضغط الجوي العادي سوف يغلي الماء عند درجة حرارة 65 درجة مئوية ، وعند عشر الضغط الجوي ، فإنه يغلي عند 45 درجة مئوية فقط وللاستفادة من هذا المبدأ تم تصميم
أنظمة "متعددة الغليان" في سلسلة من الأوعية Vessels التي تعمل على درجات حرارة و ضغوط أقل.
لقد تم تطبيق مفهوم تقطير المياه في أوعية تعمل على ضغط مخفض منذ أكثر من قرن.
عمليات التحلية الأخرى:
يمكن تحلية المياه بالعديد من العمليات الأخرى بما في ذلك وعلى نطاق صغير تبادل أيونات الراتنجات Ion-exchange resins و التجميد و التحلية بالأغشية.
لا شيء منها قد حقق الكثير من النجاح التجاري , و معا فأنها تشكل أقل من 1٪ من مجموع طاقة التحلية العامة.
مع ذلك فالبعض من هذه الأساليب يمكن أن تكون فعالة جدا والطريقة المفضلة في ظل تلك الظروف الخاصة.
أين تمارس تحلية مياه البحر اليوم؟
إزالة الملح من المياه هي فكرة قديمة.
ففكرة فصل الملح من المياه هي فكرة قديمة جدا و تعود إلى التاريخ السحيق وذلك للحصول على الملح وليس المياه حيث كان الملح سلعة ثمينة , وكما يطلب السكان المياه العذبة على شكل واسع هذه الأيام ، فبدأ رجال الأعمال للبحث عن سبل لإنتاج الماء العذب في المناطق النائية وعلى متن السفن البحرية المنتشرة على سطح البحار.
صورة لمشروع خليج تامبا لتحلية مياه البحر الواقع على ساحل خليج المكسيك في ولاية فلوريدا و الذي يوفر ما يصل إلى 25 مليون غالون يوميا من مياه الشرب العذبة للمنطقة وذلك عن طريق تقنية التناضح العكسي.
ففي بعض مناطق العالم الفقيرة في موارد المياه العذبة , وجدت مرافق تحلية المياه في المناطق القاحلة والعديد من المناطق الساحلية في العالم حيث كانت حيوية للتنمية الاقتصادية فيها , كما هو الحال في أجزاء من الشرق الأوسط القاحلة و الخليج العربي و شمال أفريقيا و جزر البحر الكاريبي وغيرها من المواقع حيث يكون توفر المياه العذبة الطبيعية غير كافي لتلبية الطلب , وتكون الخيارات التقليدية لتوزيع المياه أو نقلها من مكان آخر لا يمكن تحملها أو غير اقتصادية , وعلى نحو متزايد يتم استكشاف مناطق أخرى لاستخدام تحلية مياه البحر كمصدر رئيسي لمياه عذبة و موثوقه وذات جودة عالية و بكلفة و أسعار تتجه ببطء نحو انخفاض بدلا من البدائل التقليدية
ما هي مزايا من تحلية مياه البحر؟
موثوقية إمدادات المياه واحدة من الفوائد الهامة لتحلية المياه , فإنتاج المياه المحلاة يكون مستقل و بمعزل إلى حد كبير عن الطقس ، وبدلا من ذلك فإنه يعتمد على ضمان استمرار تشغيل البنية التحتية لمشروع تحلية المياه , وهذا استحقاق له قيمة خاصة في المناطق القاحلة و الشبه قاحلة وذات المناخ المشابه من حيث تقلب الطقس المرتفع , وهناك أيضا قيمة للتوريدات الجديدة و أن تكون تحت السيطرة المحلية وزيادة تنوع العرض كوسيلة لزيادة القدرة على مواجهة الكوارث الطبيعية أو غيرها من التهديدات لشبكات المياه.
تحلية المياه و إزالة الشوائب من الماء.
جودة المياه العالية واحدة من مزايا تحلية المياه وهو القدرة على إنتاج نوعية عالية للمياه.
تصمم مرافق تحلية المياه لإزالة الشوائب العديدة المتواجدة في الماء وإنتاج المياه بهذا الأسلوب يمكن أحداث تحسن كبير على مصادر المياه الموجودة , فعملية تحلية مياه البحر يمكن أيضا أن تمنع مخاطر دخول المواد الكيميائية الضارة والمعادن في المياه التي تنتج أو ترشح إلى نظام توزيع المياه وهي في طريقها إلى المستخدمين وهذه المخاوف يمكن تخفيفها عن طريق الرصد الملائم والتنظيم المناسب لجميع مرافق تحلية المياه.
مشاريع تحلية المياه تكون باهظة الثمن
ما هي عيوب تحلية مياه البحر؟
انخفضت تكاليف تحلية مياه البحر في السنوات الأخيرة ، لكن يبقى خيار إمدادات المياه باهظ الثمن.
التكاليف النموذجية للمياه المنتجة من التحلية هي بحدود 1,200 – 2,000 دولار/أكر(فدان)/قدم وهي فعليا أكثر من كلفة أغلب خيارات إمدادات المياه الأخرى وغيرها من خيارات إدارة الطلب على المياه , وقد يكون الافتراض بأن تكاليف تحلية مياه البحر سوف تستمر في الانخفاض شيء زائف , أو قد تكون محدودة على ضوء ارتفاع أسعار المواد العالمي , ففي الوقت الراهن تستخدم تقنية التحلية الكثير من الطاقة لجعلها خضراء حقا , فالطاقة المستخدمة في تحلية مياه البحر هي عملية كثيفة باستهلاكها الطاقة , فالطاقة هي أكبر عنصر متغير في الكلفة في أي محطة لتحلية المياه ، حيث تتراوح بين ثلث إلى أكثر من النصف من حيث تكلفة المياه المنتجة.
بالإضافة إلى ذلك ، أنها تحتاج إلى مزيد من الطاقة لإنتاج المياه من تحلية مياه البحر من معظم طرق إمدادات المياه الأخرى , وذلك بسبب كثافة الطاقة المستخدمة في تحلية المياه وهي الأكثر حساسية للتغيرات في أسعار الطاقة من مصادر أخرى للمياه.
هذا وأن جهود إعادة استخدام الطاقة أو تقليل الطلب على الطاقة سوف تساعد على تقليل التكاليف الإجمالية على الرغم من الفرص للحد من استخدام الطاقة هناك حدود في نهاية المطاف وراء تحسين كفاءة استخدام الطاقة التي لا يمكن تجاوزها.
تأثر الكائنات البحرية من محطات التحلية.
الآثار البيئية لتحلية المياه هي مثل أي عملية صناعية كبرى أخرى ، والتأثيرات البيئية يجب أن تكون مفهومة ويجب العمل على التخفيف من آثارها , وهذه الآثار مرتبطة بعملية طويلة الأجل على النباتات و الحيوانات البحرية ، بما في ذلك النتائج المترتبة على سحب كميات كبيرة من المياه المالحة من المياه الجوفية أو مياه البحر من المحيط , فهذه الكائنات الحية و الأسماك و اللافقريات و الطيور و الثدييات يتم قتلها , وكذلك زيادة تركيز المحلول الملحي بالمنطقة مما يقدم للبيئية تحديا كبيرا.
فالتخلص الآمن من المحلول الملحي المركز التي ينتجها مصنع التحلية يمثل تحديا كبيرا للبيئية , فالمحاليل الملحية النموذجية تحتوي على الملح مرتين كما هو في الماء المغذي (In-take الماء الوارد للمصنع).
فالمحلول الملحي الناتج من عملية تحلية مياه البحر يمكن أن يحتوي على تركيزات للمكونات التي توجد عادة في مياه البحر ، مثل المنغنيز و الرصاص و اليود وكذلك المواد الكيميائية المتسربة عن طريق الجريان السطحي للمياه من المناطق الحضرية والزراعية مثل النتريت Nitrates والتي تسبب بتلوث البيئة وبقتل الكائنات الحية.
لتجاوز ذلك أستخدم أسلوب "التنمية المستدامة للطاقة في تحلية المياه باستخدام سفينة" والسفينة هي اختراع استرالي من سيدوف بي تي واي المحدودة Seadov Pty Ltd. و التي تأمل في حل مشكلة نقص المياه على نحو فعال من حيث التكلفة باستخدام " التكنولوجيا البحرية الخضراء " فالسفينة هي في مرحلة التخطيط والتصميم.
عمليات تحلية المياه تعتمد بشدة على الوقود الأحفوري.
فهل لتغير المناخ تأثير على تحلية مياه البحر ؟
تقدم تحلية مياه البحر كل من مزايا وعيوب في مواجهة الضغوط المناخية والتغيرات المناخية التي يسببها الإنسان , فتحلية المياه قد يساعد على التقليل من اعتماد السلطات المحلية للمياه على مصادر المياه الحساسة للمناخ , لذلك فأن التوسع في نطاق تحلية المياه يمكن أن يؤدي إلى زيادة الاعتماد على الوقود الأحفوري (النفط و الغاز) وزيادة في انبعاث غازات الدفيئة وتفاقم في التغير المناخي , وعلاوة على ذلك فإن مرافق تحلية المياه الساحلية تكون عرضة لآثار تغير المناخ ، بما في ذلك ارتفاع مستويات البحار و العواصف والظواهر الجوية المتطرفة.
من ذلك يمكن استنتاج:في بعض الأحيان يمكن أن تكون الطرق و البدائل الأخرى للحصول على المياه العذبة هي أفضل من تحلية المياه.
فالفوائد المحتملة لتحلية مياه البحر هي كبيرة لتلبية الاحتياجات البشرية ، ولكن تكاليفها الاقتصادية والبيئية والثقافية لتسويقها في جميع أنحاء العالم لا تزال مرتفعة , ففي أجزاء كثيرة من العالم يمكن أن توفر بدائل لتوفير المياه العذبة بدلا من تحلية مياه البحر وبكلف اقتصادية وبيئية قد تكون أقل بكثير , وتشمل هذه البدائل على علاجات منخفضة الجودة لمصادر المياه المحلية أو التشجيع على نقل المياه الإقليمية أو الحفاظ على المياه المتاحة و تحسين طريقة استخدامها بكفاءة و التسريع بمشاريع إعادة تدوير مياه الصرف الصحي وإعادة استخدامها و التنفيذ الذكي و التخطيط الجيد في استخدام الأراضي.
تحلية المياه هو ليس الحل الأكمل لإمدادات كافية من المياه.
تحلية المياه قد توفر منافع بيئية إذا كان يمكنها أن تقلل من الضغوط على الأنهار والجداول , ومع ذلك فإن العلاقة بين تحلية المياه أو غيرها من مصادر الطاقة الجديدة والمزيد من المياه للأغراض البيئية هي ضعيفة , ما لم يوجد نظام صارم لحقوق استخدام المياه (خصوصا المياه الدولية أو المارة بين الدول ، أو أمر يجعل المياه من أجل البيئة إلزامي , أو سحب واستخدام مزيد من المياه المأخوذة من البيئة إشكالية , وعادة لا يكون هناك وجود لآلية واضحة لربط الموافقات على مشاريع تحلية المياه بيئيا , فبدون آلية ، ليس هناك ما يضمن أنه سيتم استخدام المياه لاستعادة النظام الإيكولوجي.
فهل تحلية مياه البحر هو الحل النهائي لمشاكل المياه لدينا؟
لا.
هل من المحتمل أن يكون لدينا مشكلة في إدارة المياه؟
نعم.
في النهاية - علينا اتخاذ القرارات المناسبة حول تطورات تقنيات تحلية المياه وهي التي تدور حول تقييمات معقدة من الظروف والاحتياجات المحلية والاقتصاد والتمويل و البيئة و التأثيرات الاجتماعية و البدائل المتاحة.
