مستقبل إعادة استخدام المياه: كيف يمكن للابتكارات في مجال الترشيح الغشائي أن تساعد في حماية موارد المياه

يُسبب الطلب المتزايد على المياه النظيفة نقصًا في المياه حول العالم. ومع استمرار النمو السكاني وهجرة المزيد من الناس إلى المناطق الحضرية، تواجه مرافق المياه تحدياتٍ عديدة تتعلق بإمداداتها وعمليات معالجتها. لا يُمكن تجاهل إدارة المياه المحلية، إذ تُقدّر الأمم المتحدة أن المدن تُمثل 12% من إجمالي سحب المياه العذبة. [1] بالإضافة إلى الطلب المتزايد على المياه، تُكافح مرافق المياه للامتثال للتشريعات الجديدة المتعلقة باستخدام المياه، ومعايير معالجة مياه الصرف الصحي، وإجراءات الاستدامة، في ظلّ تقادم البنية التحتية ومحدودية التمويل.
تتعرض العديد من الصناعات أيضًا لنقص المياه. فغالبًا ما تُستخدم المياه في عمليات التصنيع للتبريد والتنظيف، ويجب معالجة مياه الصرف الناتجة قبل إعادة استخدامها أو إطلاقها في البيئة. يصعب إزالة بعض الملوثات، مثل جزيئات الزيت الدقيقة، وقد تُشكل رواسب تتطلب معالجة خاصة. يجب أن تكون طرق معالجة مياه الصرف الصناعي فعالة من حيث التكلفة وقادرة على معالجة كميات كبيرة من مياه الصرف بدرجات حرارة ومستويات حموضة متفاوتة.
يُعدّ تحقيق ترشيح عالي الكفاءة جزءًا أساسيًا من تطوير الجيل القادم من حلول معالجة المياه. تُوفّر أغشية الترشيح المتطورة طريقة معالجة عالية الكفاءة وموفّرة للطاقة، ويواصل المصنعون تطوير تقنيات جديدة لتلبية احتياجات المنشآت الصناعية والبلدية، ومواكبة البيئة التنظيمية المتغيرة للحفاظ على المياه وإعادة استخدامها.
يؤثر تغير المناخ على إمدادات المياه وجودتها. فالعواصف الشديدة والفيضانات قد تُلحق الضرر بإمدادات المياه، مما يزيد من انتشار الملوثات، كما أن ارتفاع منسوب مياه البحر قد يؤدي إلى زيادة تسرب المياه المالحة. ويؤدي الجفاف المطول إلى انخفاض كميات المياه المتاحة، حيث فرضت عدة ولايات غربية، منها أريزونا وكاليفورنيا ونيفادا، قيودًا على الحفاظ على المياه بسبب نقص المياه في حوض نهر كولورادو.
تتطلب البنية التحتية لإمدادات المياه أيضًا تحسينات واستثمارات كبيرة. في أحدث دراسة أجرتها وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) حول احتياجات مستجمعات المياه النظيفة، وجدت الوكالة أن هناك حاجة إلى 630 مليار دولار على مدى العشرين عامًا القادمة لتوفير مياه نظيفة كافية، مع تخصيص 55% من هذا التمويل للبنية التحتية لمياه الصرف الصحي. [2] تنبع بعض هذه المتطلبات من معايير جديدة لمعالجة المياه، بما في ذلك قانون مياه الشرب الآمنة والتشريعات التي تحدد المستويات القصوى للمواد الكيميائية مثل النيتروجين والفوسفور. تُعد عملية الترشيح الفعالة أمرًا بالغ الأهمية لإزالة هذه الملوثات وتوفير مصدر مياه آمن ونظيف.
لا تؤثر قوانين PFAS على معايير تصريف المياه فحسب، بل تؤثر أيضًا بشكل مباشر على تقنية الترشيح. ونظرًا لمتانتها العالية، أصبحت المركبات المفلورة مادة شائعة في بعض الأغشية، مثل بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE). ويتعين على مصنعي مرشحات الأغشية تطوير مواد بديلة لا تحتوي على PTFE أو غيرها من مواد PFAS الكيميائية لتلبية المتطلبات التنظيمية الجديدة.
مع تزايد اعتماد الشركات والحكومات لبرامج الحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية (ESG)، أصبح خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري أولوية قصوى. يُعدّ توليد الكهرباء مصدرًا رئيسيًا للانبعاثات، ويُعدّ خفض استهلاك الطاقة الإجمالي إجراءً هامًا لتحقيق أهداف التنمية المستدامة.
تشير تقارير وكالة حماية البيئة إلى أن محطات معالجة مياه الشرب والصرف الصحي تُعد عادةً أكبر مستهلك للطاقة في البلديات، حيث تستهلك ما بين 30% و40% من إجمالي استهلاك الطاقة. [3] وتضم منظمات موارد المياه، مثل التحالف الأمريكي للمياه، شركات مرافق المياه الملتزمة بخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في قطاع المياه من خلال استراتيجيات التخفيف من آثار تغير المناخ والإدارة المستدامة للمياه. وبالنسبة لمصنعي أجهزة الترشيح الغشائي، تُعد كفاءة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية عند استخدام أي تقنية جديدة.

يمكننا توفير مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار لمراقبة معايير مختلفة لجودة المياه

تم تصنيع مسبار الاستشعار هذا من مادة PTFE (تيفلون)، وهي مقاومة للتآكل ويمكن استخدامها في مياه البحر وتربية الأحياء المائية والمياه ذات الرقم الهيدروجيني العالي والتآكل القوي.