طوّر فريق بحثي من جامعة سوتشو في الصين نظامًا محمولًا يعمل بالطاقة الشمسية قادرًا على إنتاج مياه شرب نقية من مصادر ملوثة متنوعة، بما في ذلك المياه العكرة والمالحة والزيوتية والحمضية الشديدة. أنتج النموذج الأولي 1.64 لترًا من المياه النظيفة خلال ثماني ساعات، باستخدام سطح تبخير لا يتجاوز 30.72 سم²، وهو مساحة أصغر من بطاقة بنكية قياسية.
تقنية التبخير الكهروحراري البيني
يعتمد النظام على عملية تبخير كهروحراري، حيث يسخن عنصر تسخين يعمل بالكهرباء سطحًا يمتص المياه الملوثة فيتبخر الماء، ثم يُجمّع البخار ويُكثّف إلى مياه نظيفة، بينما تبقى الأملاح والملوثات في المياه المصدر. الابتكار الرئيس يتمثل في "المبخر الكهروحراري البيني"، إذ وُضع عنصر التسخين داخل طبقة داخلية من الهيكل بدلاً من تسخين كامل حجم المادة المبللة، ما قلل فقد الحرارة إلى الماء والهواء المحيط بنحو الثلثين مقارنة بالمبخرات التقليدية القائمة على التسخين الحجمي.
مصدران للطاقة الشمسية
يجمع الجهاز بين مصدرين للطاقة الشمسية: خلايا شمسية قابلة للطي تولد الكهرباء لتشغيل المبخر الكهروحراري، وعدسة فرينل قابلة للطي تركز ضوء الشمس مباشرة على سطح التبخير. عند احتساب طاقة التركيز الشمسي، حقق الجهاز كفاءة طاقة ظاهرية بلغت 93.31% ومعدل إنتاج مياه وصل إلى 69.46 لترًا لكل متر مربع في الساعة.
اختبارات ميدانية متنوعة
أجرى الباحثون اختبارات خارجية في أيام مختارة من شهري يناير وفبراير 2025، باستخدام نموذج أولي صغير. اختبر النظام مع أنواع مختلفة من المياه: مياه محملة بالرواسب، ومياه ملوثة بالزيوت، ومياه صرف عالية الملوحة، ومياه حمضية قوية، إضافة إلى مياه بحر حقيقية. تحت ضوء الشمس المركز، تجاوزت معدلات التبخر 90 كجم/م² في الساعة. حلل الباحثون عينات المياه قبل المعالجة وبعدها للتأكد من الجودة.
تطبيقات في الطوارئ والمناطق النائية
يتميز الجهاز بتكامله مع وحدات كهروضوئية ونظام تركيز شمسي بصري، ما يتيح تشغيله دون حاجة إلى اتصال بالشبكة الكهربائية أو وقود خارجي. يرى الباحثون أن هذا التكوين قابل للاستخدام في مناطق تضررت فيها البنية التحتية للمياه التقليدية أو تعذر توفرها، كما يمكن أن يخدم حلًا محمولًا لمعالجة المياه في حالات الطوارئ كالفيضانات والزلازل والنزاعات، حيث قد ينقطع الوصول إلى مياه الشرب الآمنة.
نشر علمي ودراسات مستقبلية
نُشرت النتائج في دراسة بعنوان "مبخر كهروحراري بيني يعمل بالطاقة الشمسية يتيح إنتاجًا فوريًا عالي التدفق للمياه العذبة عبر سيناريوهات متعددة" في دورية "نيتشر ووتر". أكد الفريق أن النتائج تثبت جدوى المفهوم، لكن لا تزال هناك حاجة لأنظمة أكبر واختبارات طويلة الأمد في ظروف واقعية لتقييم إمكانات النشر على نطاق واسع.