دفعت الحاجة إلى المياه العذبة، الدول التي تعاني من ندرة الموارد الطبيعية لمياه الشرب، إلى البحث عن حلول وتقنيات حديثة تساعدهم في معالجة وتنقية المياه المالحة، لضمان مستقبل السكان المتزايدة أعدادهم بشكل ملحوظ كل عام، ومن بين تلك الدول تأتي كوريا الجنوبية التي خرجت للعالم بتقنية تعتمد على الذكاء الاصطناعي في مراقبة جودة مياه الشرب مستخدمةً الطاقة الكهربائية.
كيف يمكن تحلية المياه باستخدام الكهرباء؟
طوّر فريق بحثي من معهد كوريا للعلوم والتكنولوجيا «KIST» تقنيات المعالجة الكهروكيميائية، التي تعتمد على الكهرباء في إزالة الشوائب وتحسين جودة المياه، وتعتمد هذه الأساليب على الأقطاب الكهربائية لتحفيز تفاعلات الأكسدة والاختزال، مما يساعد على تحييد الملوثات أو فصلها عن الماء، وفقًا لما نقلته دورية «Water Research»، التي أوضحت أن العملية قائمة على فكرة استخدام جهاز يحتوي على غشاء به مسامات تصفي الماء في القاع بينما يتم توصيله بمولد كهربائي في الأعلى، وعن طريق التحكم في اتجاه التدفق عندما تمر المياه الملوثة عبر الغشاء، يتم تنقيتها في الاتجاه العمودي.
باستخدام الكهرباء.. تقنية جديدة لتحلية المياه المالحة في كوريا الجنوبية
وتُستخدم هذه الطريقة بشكل متزايد لإزالة أيونات العناصر الضارة في المياه مثل الصوديوم والبوتاسيوم، وتعتمد فاعلية المعالجة على نوع الأيونات وكميتها، التي قد تؤثر على التوصيل الكهربائي للماء وتفاعلات الأقطاب، الأمر الذي يجعل مراقبة تركيزها أمرًا ضرورياً لتحقيق نتائج معالجة فعالة.
مراقبة جودة المياه باستخدام الذكاء الاصطناعي
على الرغم من النجاح النظري للتقنية، إلا أن المستشعرات المستخدمة في هذه العملية، لا تستطيع قياس وتتبع الأيونات الفردية في المياه بدقّة، مما يجعل من الصعب الحصول على تقديرات دقيقة لجودة المياه الناتجة عنها، وبالتالي استخدم الباحثون نموذجاً يعتمد على الذكاء الاصطناعي، وبالتحديد التعلم الآلي، الذي يساعدهم في التنبؤ بتركيزات أيونات العناصر الثقيلة في المياه بهدف تقييم معدل التلوث في محطات التنقية خلال عمليات المعالجة الكهروكيميائية مما يعزّز القدرة على مراقبة جودة المياه بدقة أكبر ويتيح الاستفادة من المياه المالحة واستغلال مياه الأمطار عن طريق تحليل الذكاء الاصطناعي لتركيزات الأيونات المختلفة، مع مراعاة تحديث تلك البيانات خلال فترة تتراوح بين 20 إلى 80 ثانية وذلك لتعزيز الدقة والقدرة التنبؤية، بحسب الباحثين الذين أشاروا إلى أن تلك التكنولوجيا تمثّل خطوة هامة نحو توفير المياه النظيفة للسكان وتحقيق توزيع أكثر عدلاً وأماناً للمياه على الصّعيدين المحلي والعالمي.
باستخدام الكهرباء.. تقنية جديدة لتحلية المياه المالحة في كوريا الجنوبية
التجربة الألمانية في تنقية المياه المالحة
يذكر أن هذه المحاولة الكورية في إنتاج المياه النظيفة عن طريق الكهرباء، ليست الأولى من نوعها، ففي عام 2012 حاول باحثون ألمان استخدام التيار الكهربي لإزالة جزيئات الملح من الماء، معتمدين على تقنية التناضح العكسي لفصل العناصر الضارة عن الماء بأغشية رقيقة، إذ يتحول الصوديوم لأيونات سلبية والكلوريد إلى أيونات موجبة فيمكن طرحهما خارجاً والحصول على مياه نقية، إلا أن تلك التقنية تستهلك كميات كبيرة من الطاقة، فضلاً عن عدم تمكن الباحثين الألمان من تحلية كميات كبيرة من المياه في وقت قصير، إذ لم يتمكنوا سوى من إزالة 50% فقط من الملح الموجود في الماء، بينما يتوجب عليهم إزالة 98% من الملح حتى يصبح الماء صالحاً للشرب، مما جعل المشروع يركن إلى التوقف وانتظار إشارة جديدة لعودة نشاطه مجدداً.