مستقبل إعادة استخدام المياه: كيف يمكن للابتكارات في ترشيح الأغشية أن تساعد في حماية موارد المياه

يُؤدي تزايد الطلب على المياه النظيفة إلى نقص المياه في جميع أنحاء العالم. ومع استمرار النمو السكاني وتزايد الهجرة إلى المناطق الحضرية، تواجه شركات المياه تحديات جمة تتعلق بعمليات إمداد المياه ومعالجتها. ولا يُمكن إغفال إدارة المياه المحلية، إذ تُشير تقديرات الأمم المتحدة إلى أن المدن تستهلك 12% من إجمالي المياه العذبة المسحوبة. [1] وإلى جانب تزايد الطلب على المياه، تُعاني شركات المياه من صعوبة الامتثال للتشريعات الجديدة المتعلقة باستخدام المياه، ومعايير معالجة مياه الصرف الصحي، وتدابير الاستدامة، في ظلّ تهالك البنية التحتية ومحدودية التمويل.
تُعدّ العديد من الصناعات عرضةً لنقص المياه. فالماء يُستخدم بكثرة في عمليات التصنيع للتبريد والتنظيف، ولذا يجب معالجة مياه الصرف الناتجة قبل إعادة استخدامها أو تصريفها في البيئة. بعض الملوثات يصعب إزالتها، كجزيئات الزيت الدقيقة، وقد تُخلّف رواسب تتطلب معالجة خاصة. يجب أن تكون طرق معالجة مياه الصرف الصناعية فعّالة من حيث التكلفة وقادرة على معالجة كميات كبيرة من مياه الصرف بدرجات حرارة ومستويات حموضة مختلفة.
يُعدّ تحقيق ترشيح عالي الكفاءة جزءًا أساسيًا من تطوير الجيل القادم من حلول معالجة المياه. توفر أغشية الترشيح المتقدمة طريقة معالجة عالية الكفاءة وموفرة للطاقة، ويعمل المصنّعون باستمرار على تطوير تقنيات جديدة لتلبية احتياجات المنشآت الصناعية والبلدية، ومواكبة التغيرات في البيئة التنظيمية المتعلقة بترشيد استهلاك المياه وإعادة استخدامها.
يؤثر تغير المناخ على إمدادات المياه وجودتها. فالعواصف الشديدة والفيضانات قد تُلحق الضرر بمصادر المياه، مما يزيد من انتشار الملوثات، كما أن ارتفاع منسوب مياه البحر قد يؤدي إلى زيادة تسرب المياه المالحة. ويؤدي الجفاف الممتد إلى انخفاض كمية المياه المتاحة، حيث فرضت عدة ولايات غربية، من بينها أريزونا وكاليفورنيا ونيفادا، قيودًا على ترشيد استهلاك المياه بسبب نقصها في حوض نهر كولورادو.
تتطلب البنية التحتية لإمدادات المياه تحسينات واستثمارات كبيرة. في أحدث دراسة لها حول احتياجات مستجمعات المياه النظيفة، وجدت وكالة حماية البيئة الأمريكية أن هناك حاجة إلى 630 مليار دولار على مدى السنوات العشرين القادمة لتوفير مياه نظيفة كافية، مع تخصيص 55% من هذا التمويل للبنية التحتية لمعالجة مياه الصرف الصحي. [2] تنبع بعض هذه المتطلبات من معايير معالجة المياه الجديدة، بما في ذلك قانون مياه الشرب الآمنة والتشريعات التي تحدد المستويات القصوى للمواد الكيميائية مثل النيتروجين والفوسفور. وتُعد عملية الترشيح الفعالة ضرورية لإزالة هذه الملوثات وتوفير مصدر مياه آمن ونظيف.
لا تؤثر قوانين المواد الكيميائية المشبعة بالفلور (PFAS) على معايير تصريف المياه فحسب، بل تؤثر أيضًا بشكل مباشر على تقنيات الترشيح. ونظرًا لمتانة هذه المركبات، فقد أصبحت مادة شائعة في بعض الأغشية، مثل البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE). لذا، يتعين على مصنعي مرشحات الأغشية تطوير مواد بديلة خالية من البولي تترافلوروإيثيلين أو غيره من المواد الكيميائية المشبعة بالفلور لتلبية المتطلبات التنظيمية الجديدة.
مع تزايد تبني الشركات والحكومات لبرامج الحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية الأكثر فعالية، أصبح خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري أولوية قصوى. ويُعد توليد الكهرباء مصدراً رئيسياً للانبعاثات، لذا فإن خفض استهلاك الطاقة الإجمالي يُعد إجراءً هاماً لتحقيق أهداف التنمية المستدامة.
تُشير وكالة حماية البيئة إلى أن محطات معالجة مياه الشرب ومياه الصرف الصحي تُعدّ عادةً أكبر مستهلكي الطاقة في البلديات، حيث تستحوذ على ما بين 30 و40 بالمئة من إجمالي استهلاك الطاقة. [3] وتضمّ منظمات موارد المياه، مثل التحالف الأمريكي للمياه، شركات مياه ملتزمة بخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في قطاع المياه من خلال استراتيجيات التخفيف من آثار تغير المناخ والإدارة المستدامة للمياه. وبالنسبة لمصنّعي أنظمة الترشيح الغشائي، تُعدّ كفاءة الطاقة عاملاً بالغ الأهمية عند استخدام أي تقنية جديدة.

بإمكاننا توفير مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار لمراقبة مختلف معايير جودة المياه

هذا المجس مصنوع من مادة PTFE (التفلون)، وهي مادة مقاومة للتآكل ويمكن استخدامها في مياه البحر وتربية الأحياء المائية والمياه ذات الرقم الهيدروجيني العالي والتآكل الشديد.