الإمارات تكتشف استخدامًا جديدًا لـ "الغرافين الكربونية" في تقنيات تحلية مياه الشرب

طقس العرب - باحثون في جامعة "خليفة" في دولة الإمارات العربية المتحدة يقومون باستكشاف استخدام جديد لـ"الغرافين الكربوني"، المعروف أحيانًا بـ "المادة المعجزة" أو "المادة العجيبة"، وفقًا لتقرير نشرته شبكة "سي إن إن" الأمريكية.

مادة الغرافين الكربوني

تتميز مادة "الغرافين" بكونها أرق بمليون مرة من شعرة الإنسان الواحدة، وفي الوقت نفسه تعتبر أقوى من الفولاذ. ووفقًا لتقرير "سي إن إن" الذي نُشر يوم الأربعاء، يرتبط الاستكشاف الذي يقوم به الخبراء بفحص إمكانية استخدامها في إنتاج مياه الشرب.

الغرافين هي مادة مستخرجة من الأرض، خفيفة للغاية ومرنة، وتتمتع بالقدرة على تحقيق تطورات تقنية مبتكرة عبر مختلف الصناعات، بدءًا من مجال الإلكترونيات وصولاً إلى قطاع النقل.

يقول حسن عرفات، المدير الأول لمركز أبحاث وابتكار "الغرافين" في جامعة خليفة: "هنا في دولة الإمارات، جميع مياهنا صالحة للشرب. إنها في الواقع مياه محلاة، ولذا فإن هذا القطاع يكتسب أهمية خاصة في الاقتصاد والمجتمع على حد سواء".

عملية "تحلية المياه" تشير إلى إزالة الملح من مياه البحر، متبوعة بتنقية المياه لجعلها صالحة للشرب. وليس فقط في الإمارات تكون المياه المحلاة ذات أهمية، بل يعتمد أكثر من 300 مليون شخص حول العالم على هذه التقنية.

ونظرًا لتهديدات تغير المناخ والتلوث لـ "إمداداتنا المحدودة من المياه العذبة"، يتوقع عرفات زيادة في هذا العدد، ويشير إلى التحديات المستقبلية المتعلقة بتقنيات التحلية، التي قد تكون مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة.

ما هو دور مادة الغرافين الكربوني؟

وفي سياق التحديات المذكورة، تأتي مادة "الغرافين" لتلعب دورًا هامًا، ويوضح عرفات أنهم "يعملون على تطوير غشاء مُحسَّن بواسطة هذه المادة، الذي يمكن أن يجعل العملية أكثر كفاءة وأقل تكلفة".

ويقول: "شهدنا هذا العام عددًا هائلًا من الكوارث بسبب تغير المناخ"، ويُضيف أن "نقص المياه يُشكل مشكلة عالمية، ويتفاقم يومًا بعد يوم"، مُشددًا على أهمية الإسهام في إيجاد حلول لتلك المشكلات.

كيف يمكن استخدام "الغرافين"؟

تأسس مركز الأبحاث والابتكار لمادة "الغرافين" والمواد ثنائية الأبعاد (RIC2D) في جامعة خليفة في عام 2022، باستثمارات من حكومة أبوظبي، بهدف متابعة البحث والابتكار في مجال "الغرافين" وإنتاجه.

ويشرح عرفات أن "الغرافين" يمكن أن يعزز عمر الغشاء عن طريق منع تراكم "القاذورات"، والتي تحدث عندما تتجمع البكتيريا على المرشح وتؤدي إلى تدهور الجودة، مشيرًا إلى أن هذه العملية ترتبط بآلية تحلية المياه التي يعملون عليها.

ويضيف أن استخدام "الغرافين" لتحسين أداء المرشحات يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة ويخفض تكاليف تحلية المياه.

ويوضح أن حتى بكميات صغيرة، يعمل "الغرافين" على تحسين أداء الأغشية بشكل كبير في إنتاج الماء.

وفي الوقت الحالي، دخلت الأغشية المستخدمة في تحلية المياه مرحلة التطوير، وسيتم إنتاجها وتوسيع نطاقها في العام المقبل في جامعة مانشستر في المملكة المتحدة، وهي شريكة مركز الأبحاث RIC2D لـ "الغرافين"، وفقًا لعرفات.

ويشير عرفات إلى أنه بعد ذلك سيتم "اختبار الأغشية في محطة تحلية المياه".

استكشاف واستخدام "الغرافين" في تقنيات تحلية المياه

يشير تقرير "سي إن إن" إلى جهود متعددة للاستكشاف واستخدام "الغرافين" في تقنيات تحلية المياه. على سبيل المثال، تعمل شركة Watercycle Technologies على تطوير أغشية مُحسَّنة بواسطة الغرافين لإزالة معادن معينة من المياه.

في السياق نفسه، يستكشف مركز الأبحاث والابتكار لـ "الغرافين" والمواد ثنائية الأبعاد (RIC2D) تطبيقات أخرى للمادة، مثل مواد البناء المستدامة مع إمكانية تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وتقديم حلول للطاقة الهيدروجينية المتجددة.

وعلى الرغم من التحديات في إنتاج "الغرافين" على نطاق واسع، يعمل الباحثون في المركز على تطوير طرق لتقليل التكاليف والوقت "دون المساس بالجودة"، كما يوضح عرفات.

الخيارات المتاحة لإنتاج "الغرافين"

ويسلط تقرير الشبكة الأميركية الضوء على الخيارات المتاحة لإنتاج "الغرافين"، ومن بين هذه الخيارات يأتي استخدام غاز الميثان الذي يتألف من الكربون والهيدروجين وينتج من صناعة النفط والغاز.

تعد الإمارات من أكبر منتجي النفط على مستوى العالم، حيث يأتي حوالي 30% من الناتج المحلي الإجمالي للدولة من الهيدروكربونات. وعلى الرغم من ذلك، تسعى الإمارات جاهدة لتنويع اقتصادها والوصول إلى مستوى الصفر من الانبعاثات بحلول عام 2050.

يمكن لـ "الغرافين" أن يسهم في تحقيق هذين الهدفين، حيث يُظهر التعاون بين مركز الأبحاث والابتكار لـ "الغرافين" والمواد ثنائية الأبعاد (RIC2D) وشركة Levidian الناشئة في المملكة المتحدة، التي طورت عملية خاصة لاستخراج الكربون (المكون الأساسي للغرافين) من الميثان.

ومن خلال الاستفادة من سلسلة التوريد في الإمارات، يُعتبر هناك "فرصة عظيمة لتسريع اعتماد الغرافين لدعم تغير المناخ"، وفقًا لجيمس بيكر، الرئيس التنفيذي لـ Graphene@Manchester، وهو مركز ابتكار "الغرافين" في جامعة مانشستر.

دولة الإمارات تستفيد من مادة الغرافين بشكل مبتكر لتحلية المياه

وتقوم جامعة "خليفة" في دولة الإمارات العربية المتحدة بالاستفادة من مادة الغرافين بشكل مبتكر لتحلية المياه. يقوم باحثون في مركز أبحاث وابتكار "الغرافين" في الجامعة بتطوير غشاء معزز بالغرافين يستخدم في تحسين كفاءة تحلية المياه وتقليل التكلفة. يعتبر تحلية المياه من المسائل الهامة في دولة الإمارات نظرًا للحاجة المتزايدة إلى المياه الصالحة للشرب.

تستخدم جامعة "خليفة" مادة الغرافين، والتي تُعرف بأنها أرق بمليون مرة من شعر الإنسان وفي الوقت نفسه أقوى من الفولاذ، لتطوير غشاء يمكن أن يحسن أداء تقنيات تحلية المياه. يهدف الباحثون إلى تقديم حلا فعّالا واقتصاديا باستخدام مادة الغرافين لتحسين جودة تحلية المياه وتحسين كفاءتها.

علاوة على ذلك، يعكف الباحثون على اكتشاف استخدامات أخرى للغرافين، مثل مواد البناء المستدامة وحلول الطاقة الهيدروجينية المتجددة. تعكس هذه المبادرات التزام دولة الإمارات بالتنويع الاقتصادي وتحسين استدامة الموارد وتبني التكنولوجيا البيئية للتعامل مع قضايا التغير المناخي وضمان إمدادات المياه في المنطقة.

المصدر: alhurra