الدكتور هيثم الشيباني
خبير في البيئه
أَوَلَمْ يَرَ الَّذِينَ كَفَرُوا أَنَّ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ كَانَتَا رَتْقًا فَفَتَقْنَاهُمَا وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ أَفَلَا يُؤْمِنُونَ. سورة الأنبياء(30).
1.المقدمة
ان مصطلح تحلية المياه يعني عملية تحويل المياه غير الصالحة للاستخدام إلى مياه صالحة للاستخدام البشري وسقي الزرع والصناعة والمجالات الأخرى المختلفة حيث تزيل هذه العملية الأملاح الذائبة في مياه البحر أو المياه الجوفية التي تكون مليئة بالمعادن ومياه الصرف الصحي أو المياه قليلة الملوحة الموجودة في البحار الداخلية. وهي عملية مكلفة بسبب حاجتها إلى قدر عال من الطاقة وتستخدم عند عدم توفر المياه العذبة.
سلطت الضوء على نموذج متميز عالميا في تحلية المياه هو دول الخليج تتصدرها المملكة العربية السعوديه، ومن واجبي أن أفرح لأي انجاز عربي يرسم طريق الأمل والتفاؤل لانجازات عربيه أكثر ومنها العراق.
يعرف الماء بأنه سائل عديم اللون والطعم والرائحة ويتكون من جزيئات تحتوي الواحدة منها على ذرة أوكسجين وذرتين من الهيدروجين.
الماء هو المركب الكيميائي الأكثر تواجداً في الأرض، في حالاته الثلاث السائلة، والصلبة (جليد) والغازية (بخار ماء/سحاب )، وهو مادة شفافة عديمة اللون والرائحة والمكون الأساسي للجداول والبحيرات والبحار والمحيطات وكذلك للسوائل في جميع الكائنات الحية.
تبلغ نسبة الماء العذب حوالي 2.5 فقط من الماء الموجود على الأرض وأغلب هذه الكمية (حوالي 99) موجودة في الكتل الجليدية في المناطق القطبية في حين يتواجد 0.3 من الماء العذب في الأنهار والبحيرات وفي الغلاف الجوي.
ومن واجب الانسان الذي يبلغ تعداد سكانه على وجه الأرض(حيث توقع تقرير صادر عن الأمم المتحدة أن يرتفع عدد سكان العالم المقدر حاليا بـ 7.6 مليارات نسمة إلى 9.8 مليارات نسمة في عام 2050 وإلى 11.2 مليار نسمة في 2100)، أن يتعاون مع أخيه الانسان من أجل استخراج الماء العذب من الماء المالح، وتتعاون دول منابع الأنهار مع دول مرور تلك الأنهار وصولا الى المصب في البحار.
يقينا أن المياه تفوق مصادر الطاقة مثل النفط أهمية من حيث التأثير على البشر والتحكم في مصير حياتهم وكثيرا ما انقسمت الشعوب من حيث وفرة المياه الى ظالم ومظلوم، والصراعات من أجل المياه قائمة منذ خلقت البشريه، وفي طريقها الى التوسع مع ازدياد عدد السكان على الأرض ومتطلبات العيش فيها، وليس من المستبعد أن تتحول الى حروب مسلحه ما لم يعقل بني آدم.
أما في الطبيعة فتتغير حالة الماء بين الحالات الثلاثة للمادة على سطح الأرض باستمرار من خلال ما يعرف باسم الدورة المائية (أو دورة الماء) والتي تتضمن حدوث تبخر ثم تكثيف فهطول ثم جريان لتصل إلى المصب في المسطحات المائية.
شكل الحصول على مصدر نقي من مياه الشرب أمرا مهما لنشوء الحضارات عبر التاريخ. وفي العقود الأخيرة وسجلت حالات ندره في المياه العذبة في مناطق عديدة من العالم وقدرت إحصاءات الأمم المتحدة أن أكثر من مليار شخص على سطح الأرض لا يزالون يفتقرون إلى مصدر آمن لمياه الشرب وأن حوالي 2.5 مليار يفتقرون إلى وسيلة ملائمة من أجل تطهير المياه.
يشغل الماء ما يقارب 72 من مساحة سطح الأرض كما يشكل نسبة 70 من جسم الإنسان البالغ و75 من جسم الطيور و80 في الثمار والفاكهة. ويعد الماء أكبر مذيب على سطح الأرض وذو خصائص فيزيائية متغيرة. تحتوي المياه على أنواع مختلفة من الأملاح على هيئة كبريتات أو كربونات أوكلوريدات، الصوديوم والكاليسيوم والمغنيسيوم ولا تصلح هذه الأملاح للاستخدام البشري مثل الشرب والاغتسال وطهو الطعام وعليه تسعى الكثير من الدول التي تقع في المناطق الصحراوية والمناطق الجافة إلى تحلية مياه البحر للتخلص من الأملاح الذائبة فيها وجعلها صالحة للشرب والاستخدام البشري لكن كميات المياه الصالحة للشرب لا تلبي الاحتياجات في الدول النامية والدول الفقيرة لذا لجأ العلماء والباحثون لتطوير نظام يتم عن طريق تحويل المياه المالحة في البحار والمحيطات إلى مياه صالحة للاستخدام البشري وهو ما يعرف بعملية تحلية المياه، وتعتمد عملية تحلية المياه في الأساس على إزالة الملوحة الزائدة من المياه وتحويلها إلى مياه صالحة للشرب لكن يتم تقليل ملوحة المياه لاغراض الري والصناعه.
هناك العديد من طرق تحلية المياه، مما يتطلب معرفة عدة أمور في موقع التحلية وهي حالة الموقع الجغرافي وطريقة تحليل المياه، ومصدرها ان كان من الآبار أو البحيرات أو من البحر.
يتطلب ايضا دراسة النشاط السكاني وخطط التنميه في تلك المنطقه ومعرفة كيفية الاستهلاك الحالي وتوقعات السنوات القادمه.لا بد من تحديد مصادر الطاقة المتاحة ومصادر الطاقة البديلة، خصوصا المتجدده مثل الطاقة الشمسيه.
2.كيفية تحلية ماء البحر
تهدف عمليات تحلية مياه البحرالى تنقية وفصل مياه البحر المالحة إلى كل من المياه العذبة التي تحتوي على تركيز منخفض من الأملاح الذائبة والمياه المالحة المركزة وتتطلب تأمين الطاقة لتحلية المياه كما أنها تستخدم العديد من التقنيات المختلفة لعملية الفصل، مثل عملية التقطير متعددة المراحل وعمليات التناضح العكسي وقد أجريت الكثير من البحوث والتجارب من أجل التحسين المستمروخفض الكلفة.
التقطير يعرف التقطير بأنه عملية يتم فيها تبخير المياه الخام وتكثيفها كمياه عذبة وهي عملية مستهلكة جداً للطاقة لذلك تستخدم في الشرق الأوسط حيث يتوافر النفط وتتطلب عملية إزالة الملح درجات حرارة عالية ولكن استخدام الطاقة المتجدده يمكن أن يقلل الكلفة.
التناضح العكسي، حيث تشكل ما نسبته 65 من منشآت تحلية المياه حالياً وتعتمد هذه التقنية على نظرية الانتشار للمحاليل وهي استخدام أغشية ذات نفاذية نسبية بحيث تسمح بمرور جزيئات الماء من خلالها وتمنع مرور أي جزيئات أخرى فيها فيتعرض التدفق المائي إلى ضغط هيدروليكي حتى يكافئ الضغط الأسموزي مما يؤدي إلى مرور الماء العذب من خلال الغشاء، وبهذه الطريقة تكون قد تمت معالجة المياه المالحة.
3.تحلية المياه بالطاقة الشمسية
هي عملية يتم بواسطتها تحويل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب بواسطة تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة وتشبه هذه العملية إلى حد كبير دورة المياه الطبيعية للأرض والتي يتم عن طريقها تشكيل الأمطار حيث يتم تسخين المياه المالحة بواسطة حرارة الشمس عن طريق جهاز بسيط وغير مكلف يسمى (جهاز التحلية المنزلي) والذي يكون على شكل هرم أو نصف كرة كما أن سطحه يتكون من البلاستيك أو الزجاج الشفاف، ليسمح بمرور أشعة الشمس إلى القاع المغطى بطبقة سوداء تمتص أشعة الشمس وتحتفظ بها ونتيجة لارتفاع درجة حرارة الماء المالح فإنه يتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (عملية التبخر) حيث ترتفع جزيئات الماء إلى الأعلى لتتجمع على الغطاء العلوي الزجاجي أو البلاستيكي للجهاز ليتسرب إلى حوض تجميع منفصل في حين تبقى الأملاح في القاع لعدم تبخرها. وتتناسب كمية مياه الشرب الناتجة عن هذه العملية مع المساحة السطحية للجهاز بحيث يزيد إنتاج المياه بزيادة المساحة التي يتجمع عليها بخار الماء وبالمتوسط تبلغ كمية المياه العذبة الناتجة عن عملية التحلية بالطاقة الشمسية لكل متر مربع من مساحة سطح التكاثف ما يقارب 2 – 3 لترات وقد تتغير النسب بسبب ظروف الطقس ووضع الشمس المتغير خلال اليوم. وتعد كمية المياه العذبة الناتجه عن التحلية باستخدام الطاقة الشمسية المباشرة قليلة نسبياً وقد تكون مناسبة لسد الحاجات الشخصية والمنزلية فقط، لذا تم استخدام طريقة التحلية غير المباشرة لزيادة كمية المياه العذبة الناتجة وتتم هذه الطريقة بدمج تقنيتين مختلفتين حيث تستخدم ألواح الطاقة الشمسية لتجميع أشعة الشمس والطاقة الشمسية وطريقة معينة لتحلية المياه مثل التقطير متعدد المراحل (MSF) وطريقة تبخر التأثير المتعدد (MEE) أو طريقة التناضح العكسي . (RO) وبذلك تعد الطاقة الشمسية إحدى أهم مصادر الطاقة الحرارية المتجددة، والتي تساعد على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري كمصدر للطاقة، وبالتالي تقليل التكاليف اللازمة لتشغيل محطات تحلية المياه.
لغرض تحلية المياه باستخدام جزيئات النانو والطاقة الشمسية، قام فريق من مركز (نويت) بتطوير نظام لتحلية المياه بواسطة الطاقة الشمسية حيث يتم تحلية المياه عن طريق فصل مجرى الماء البارد والماء الساخن بغشاء رقيق ويتم سحب بخار الماء عبر هذا الغشاء من الجانب
الساخن إلى البارد وتصفية جزيئات الملح المذابة فيه وتم تطوير النظام بإضافة المزيد من الأغشية وجزيئات نانو الكربون الأسود التي تحول طاقة ضوء الشمس إلى حرارة وتقوم أيضاً بتسخين الغشاء الفاصل وبالتالي لا يحتاج هذا الغشاء إلى المزيد من الإمدادات الثابتة للمياه الساخنة وتستخدم هذه العملية القليل من الطاقة لأن الماء بحاجة إلى أن يكون ساخناً فقط وليس مغلياً ويعد هذا النظام بكامل مكوناته موفرا أساسيا للطاقة بحيث يعتمد على وجود ألواح الطاقة الشمسية وقد يحتاج أيضاً إلى مضخة لدفع الماء السائل خلال العملية. واستطاع القائمون على النظام زيادة كفاءته عبر زيادة تركيز أشعة الشمس حيث قاموا باستخدام عدسة لتركيز الأشعة الشمسية بمقدار 25 مرة ووصلت القدرة الناتجة إلى 17.5 كيلو واط لكل متر مربع من مساحة الأشعة الشمسية المركزة وبالتالي ارتفع إنتاج الماء بنحو ست لترات لكل متر مربع في الساعة.
من أجل أن نرسم صورة عن أوضاع دول الخليج من حيث وفرة المياه نجدها أكثر عشر دول في العالم شحة، حيث صنف معهد الموارد العالمية الدول التي سوف تعاني من نقص حاد في المياه بحلول عام 2040 وجاءت دول الخليج الست من بين أكثر عشر دول يتوقع لها أن تعاني من شح المياه حيث تشهد زيادة سكانية وشحا في الأمطار وارتفاعا في درجات الحرارة مما يؤدي إلى تبخر المياه الجوفية ومن ثم تقل مصادر المياه في المنطقة.
وتعتمد دول الخليج العربي على 3 مصادر أساسية للمياه هي المياه الجوفية ومياه البحر المحلاة والمياه المعاد تدويرها التي يتم الحصول عليها من معالجة مياه الصرف الصحي وتستخدم للأغراض الزراعية إلى جانب توليد الطاقة.
وتشمل موارد المياه السطحية الأمطار وهي المصدر الرئيسي لتجديد أحواض المياه الجوفية إلا أن 85 من هذه الأحواض يوجد في مناطق قاحلة ومياهها مالحة للغاية ممّا يعوق استخدامها في أغراض الزراعة.
وتشير بيانات صادرة عن برنامج الأمم المتحدة للأغذية إلى أن المياه الجوفية هي المصدر الرئيسي للمياه العذبة في البحرين والكويت وقطر والسعودية في حين أن المياه السطحية هي المصدر السائد للمياه العذبة في سلطنة عمان ودولة الإمارات العربية المتحدة.
وزاد الطلب على المياه في منطقة الخليج بنسبة 140 على مدار العقد الماضي في حين تستهلك الزراعة 85 من المياه في منطقة الخليج.
ووفقاً لمحللي شركة فروست أند سوليفان للاستشارات وأبحاث السوق فإن دول الخليج تستهلك 26.5 مليار متر مكعب من المياه سنوياً وهي نسبة تبلغ ثلاثة أضعاف ونصفاً من إمدادات المياه الجوفية.
لذلك تلعب عملية تحلية المياه دوراً هاماً لإمداد منطقة الخليج العربي بما تحتاجه من مياه صالحة للشرب إذ تنتج دول الخليج وحدها 60 من المياه المحلاة في العالم.
وتتصدر المملكة السعودية دول العالم في إنتاج المياه المحلاة بإنتاج تجاوز ملياراً وستة ملايين متر مكعب من المياه سنوياً بنسبة 18 من الإنتاج العالمي وتمتلك المملكة محطة رأس الخير التي بلغت كلفتها أكثر من 27 مليار ريال وهي أكبر محطة تحلية مياه في العالم وبحسب منظمة المياه العالمية، وتنفق الإمارات نحو 800 مليون دولار سنوياً لبناء محطات مياه التحلية وتشغيلها وإصلاحها.
كما تشير بعض التقديرات إلى أن إنفاق دول مجلس التعاون الخليجي في استثمارات دول الخليج في مشاريع المياه والتحلية بين عامي 2012 و2022، سيبلغ أكثر من 300 مليار دولار.
ووفقاً لمنظمة اليونسكو من المتوقع أن تشيد الدول العربية عشرات محطات التحلية التي تعمل بالطاقة النووية على مدار الأعوام العشرين القادمة ومن المتوقع أن تشيد السعودية وحدها 16 محطة لتحلية المياه تعمل بالطاقة النووية بحلول عام 2030.
قامت السعودية بتدشن أكبر محطة تحلية في العالم، حيث تعد محطة تحلية المياه في مدينة رأس الخير، الأكبر من نوعها من حيث الطاقة الإنتاجية عالميًا.
أكد المهندس عبد الرحمن الفضلي وزير البيئة والمياه والزراعة، رئيس مجلس إدارة المؤسسة العامة لتحلية المياه المالحة في السعودية أن محطة تحلية رأس الخير الحاصلة على شهادة غينيس كأكبر محطة تحلية مزدوجة الغرض في العالم تغذي مدينة الرياض والمحافظات الداخلية بواقع 900 ألف متر مكعب يوميا كما تضخ مائة ألف متر مكعب يوميا موزعة على النعيرية والقرية العليا، وحفر الباطن، والقيصومة.
وأضاف الفضلي، أن محطة تحلية رأس الخير لتحلية المياه وإنتاج الطاقة الكهربائية على الساحل الشرقي للسعودية تعد أحد أهم المشاريع التنموية والخدمية التي نفذتها الحكومة في هذا المجال إذ تحتوي على تقنيات تستخدم للمرة الأولى على مستوى العالم برؤية تمتد الى عام 2030.
يضم المشروع أكبر وحدات إنتاج لتحلية مياه البحر في العالم بقدرة إنتاجية تتجاوز مليون متر مكعب يوميا من المياه المحلاة إضافة إلى 2400 ميغاواط من الكهرباء وباستثمارات بلغت نحو 25 مليار ريال (6.6 مليار دولار) وتعتمد المحطة في إنتاج المياه المحلاة على التقطير الوميضي متعدد المراحل بنسبة 70 في المائة من إنتاج المشروع فيما تنتج تقنية التناضح العكسي الـ30 في المائة الباقية.
تساهم المشاريع التعدينية الصناعية في دور مهم في الأسواق العالمية كما سوف يستفيد القطاع الخاص المنتظر من التكامل الصناعي واستغلال الفرص الاستثمارية في الصناعات التحويلية والتي نشأت من توفر المواد الخام والبنية التحتية واللوجيستية ومجمعات التصنيع في مدينة رأس الخير.
لقد أخذت الجزائر هذا الخيار في توفير ماء الشرب حيث أنجزت منذ 2005 عشر محطات بسعة إجمالية تقدر بحوالي مليوني متر مكعب في اليوم وهي تحضر لإطلاق خمس محطات في المستقبل القريب. وقد ساهمت هذه المحطات في ضمان الأمن المائي لـ25 من الجزائريين.
4.مشاكل مخلفات تحلية مياه البحر
لجأت العديد من دول العالم في السنوات العشر الأخيرة إلى تحلية مياه البحر من خلال إنشاء محطات على سواحلها، تشتغل أغلبها بالنفط الأحفوري وقليل منها بالطاقة الشمسيه.
ان زيادة الاعتماد على هذه الطريقة زاد من مخاوف الخبراء من الإفراط في استعمالها وذلك بسبب المخلفات البيئية، بسبب ما تقذفه في البحر من مياه شديدة الملوحة ومعادن مختلفة وهذا ما ظهر في العديد من الدراسات والبحوث العالميه مثل التي أنجزها معهد المياه والبيئة والصحة في كندا التابع للأمم المتحدة المنشوره في دورية علوم البيئة الكلية.
لقد اتضح من الدراسات العالميه، وجود زيادة في عدد محطات تحلية مياه البحر حيث يوجد اليوم نحو 16 ألف محطة في 177 دولة نصفها تقريبا يقع في المنطقة العربية بنسبة 48 وهي تنتج يوميا نحو 95 مليون متر مكعب من الماء لكن كل لتر واحد من الماء العذب يؤدي الى 1.54 لتر من الماء شديد الملوحة.
ووجدت الدراسات أن حوالي 55 من المياه شديدة الملوحة تفرزها المحطات العربية في الخليج بشكل خاص، حيث تفرز السعودية نسبة 22 والإمارات 20.2 والكويت 6.6 وقطر 5.8.
وقال مدير الدراسة إدوارد جونس في تصريحات لموقع معهد المياه والصحة والبيئة التابع للأمم المتحدة يخصوص إن المياه شديدة الملوحة التي تفرزها تلك المحطات تؤدي الى القضاء على الحياة البحرية في السواحل التي تشكل المورد الأساسي لبعض الدول ( الا أن هذا الاستنتاج مبالغ فيه لوتم رصده بانتظام وتلافي تداعياته).
وأكد ادوارد جونس ضرورة استغلال هذه الأملاح والمعادن التي تفرزها عملية التحلية كالمغنيسيوم والكالسيوم والبوتاسيوم في مشاريع فلاحية واقتصادية مهمة كتربية المائيات لأغراض الربح والحفاظ على البيئة البحرية.
ومن الآراء التي تقول أن الأضرار مبالغ فيها، ما عرضه الباحث المغربي جواد الخراز رئيس قسم الأبحاث بمركز الشرق الأوسط لتحلية المياه، حيث اقترح الخراز أن هذه المياه شديدة الملوحه يمكن استخدامها في زراعة الطحالب التي تستعمل بعد طحنها غذاءا للأسماك.
نوصي أيضا بضرورة الاستفادة من نجاح الصين في زراعة الرز في المياه المالحه وهو ما كتبنا عنه في مقال سابق.
- الخاتمه
أختم بأن العراق مدعو الى خيار تحليلة الماء، من أجل امتلاك قراره لوحده لتأمين الماء الحلو للشرب والسقي والصناعه.