جهاز جديد لتنقية المياه قد يساعد في تأمين إمدادات الغذاء في المستقبل.. الأول من نوعه

جهاز جديد يستخدم الطاقة الشمسية لتنقية المياه يعمل بكفاءة أكبر، مما يمهد لإحداث ثورة في الزراعة المائية وتحسين المحاصيل المقاومة للتغيرات المناخية في المستقبل.

يعد جهاز معالجة المياه، الذي طوره فريق من الباحثين في جامعة كانتربري (UC) ، بالتعاون مع منظمات صناعة الزراعة، فريدًا من نوعه لأنه يحول تلقائيًا الطاقة الشمسية المستغلة خلال الأيام المشمسة إلى طاقة كيميائية تزيل الملوثات من الماء، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لنمو النباتات بدلاً من التربة.

تُعرف عملية زراعة النباتات في الماء مع إضافة بعض العناصر الغذائية بدلاً من التربة باسم الزراعة المائية – وأصبحت تقنية مهمة بشكل متزايد على المستوى الدولي كوسيلة لزراعة الغذاء في المراكز الحضرية والبيئات المحمية من العواصف والآفات والأمراض.

تكنولوجيا الزراعة المائية

وقال أليكس ييب، أستاذ الهندسة الكيميائية والعمليات في جامعة كانتربري، إن تكنولوجيا الزراعة المائية يمكن استخدامها “لتزويد السلسلة الغذائية”، لكنها تعتمد على امتصاص النباتات للمياه النظيفة الخالية من السموم تمامًا.

وأضاف “لذا فإن جذر النبات لا يتلامس فعليا مع التربة، بل يتلامس فقط مع الماء، والفائدة من القيام بذلك هي أنه يستطيع بعد ذلك امتصاص العناصر الغذائية بسرعة وكفاءة”.

وأوضح ييب، “من خلال نظام مغلق مع إعادة تدوير المياه، من المهم جدًا الحفاظ على نظافة المياه، وخاصة من الملوثات الدقيقة الناشئة، وهو ما نستهدفه بجهازنا الجديد، وتشمل هذه الملوثات الدقيقة المبيدات الحشرية والمواد الكيميائية التي تعطل الغدد الصماء والملوثات طويلة الأمد.”

البروفيسور أليكس ييب وطالبة الدكتوراه فيكي تسوي بإنشاء نظام مائي صغير

الأول من نوعه

وقال، إنه في حين أن استخدام الطاقة الشمسية لتحفيز تفاعل كيميائي تم البحث عنه على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم، فإن جهازهم الكهروضوئي الكيميائي هو الأول من نوعه الذي يتحول تلقائيًا إلى استخدام الكهرباء المخزنة كمصدر للطاقة أثناء الليل أو في ظل ظروف الطقس الغائمة.

“فريقنا في نيوزيلندا هو أول من نجح في تجميع هذا الجهاز الذي يمكنه التعامل مع مختلف الظروف الجوية، لذا فإن التصميم الهندسي له مبتكر.”

إمدادات غذائية مقاومة لتغير المناخ

كان هدف المشروع، الذي تموله وزارة الأعمال والابتكار والتوظيف، هو جعل الزراعة المائية أقل تكلفة لجميع الأحجام وحتى يمكن استخدامها في المنازل، وهو ما قال ييب، إنه يمكن أن يكون “محفزًا” لتمكين إمدادات غذائية مقاومة لتغير المناخ.

“أعتقد أنها تقنية تمكينية، وبالتالي فهي تمكن من استخدام الزراعة المائية على نطاق واسع في الأماكن العامة وعدم القلق بشأن احتمال تلوث المياه.”

وقال ييب، إن فريق المشروع وجد بالفعل أن الجهاز يعمل في بيئة معملية عندما تم تجربته على النباتات – بما في ذلك الفراولة والخضراوات الصغيرة – وسوف يختبر الجهاز قريبًا في نظام زراعة مائية في العالم الحقيقي.

“نقوم حاليًا بتجربة “الوضع الضوئي” و”الوضع المظلم” بشكل منفصل، لذا فنحن نعلم بالفعل أن الجانب التحفيزي الضوئي هو المحفز الذي يعمل باستخدام ضوء الشمس.

وفي الوقت نفسه، أثناء الليل في بيئة مظلمة، يمكننا تحفيز التفاعلات باستخدام الكهرباء.

“نحن الآن في السنة الأخيرة من مشروع الجمع بين هذين الجهازين. ومع استمرار ضوء الشمس لفترة طويلة، نعلم أن الأمر يعمل، لكن التحدي يكمن في ما إذا كان الجهاز الذكي يقوم حقًا بشيء ذكي حقًا للتبديل بين الوضع المظلم والوضع المضيء.

وأضاف “لذلك فإننا نقوم حاليا باختبار الظروف التي يكون فيها ضوء الشمس متقطعا فقط، ولكن ليس ضوء الشمس مستمرا”.

الفوائد العالمية للزراعة المائية

وقال ييب، إن الزراعة المائية مهمة لأنها تمتلك القدرة على إزالة الكربون من السلسلة الغذائية من خلال زراعة الغذاء في مراكز المدن التي لا يتعين نقلها لمسافات طويلة.

وأضاف أن “زراعة النباتات بكفاءة واستدامة داخل المدينة من شأنها أن تساعد في خفض بعض انبعاثات الكربون أو “الأميال الغذائية” المرتبطة بالنقل”، “وهذا يعني أيضًا أنه يمكن زراعة النباتات في أي وقت من السنة بدلاً من زراعة النباتات فقط خلال موسم تلك الفاكهة أو الخضروات، مما يسمح بزراعة المنتجات عالية القيمة خارج الموسم.”

وأضاف أن نقص المياه النظيفة في بلدان أخرى حول العالم يشكل “عقبة رئيسية” في اعتماد تكنولوجيا الزراعة المائية،

“لذلك، ما زالوا يعتمدون على الزراعة التقليدية، وخاصة في المناطق الحضرية، حيث تعاني من تلوث المياه، وفي بعض البلدان مثل هذه، وخاصة في جنوب شرق آسيا، يصبح هذا هو العقبة الرئيسية أمام تبني التكنولوجيا.

وقال ييب، إن أمله هو أن يتمكن جهاز تنقية المياه الذكي الخاص به من تغيير ذلك، قائلاً إنه يمكن استخدامه أيضًا في المنازل الفردية بدلاً من مرشحات المياه أو بالإضافة إليها، “لذا إذا كان لدينا جهاز جيد جدًا يمكنه معالجة المياه، فهذا يعني أنهم سيشعرون بالراحة والأمان لاستخدام الزراعة المائية.”

وقال ييب، إن الجهاز واستخدامه في الزراعة المائية كان “جهدًا تعاونيًا” مع مؤسسات متعددة، بما في ذلك لينكولن أجريتك، وجامعة مالايا، ومعهد نيوزيلندا لأبحاث النبات والأغذية.