تحلية المياه: الدليل الشامل لإنقاذ العالم من أزمة العطش

تخيل معي عزيزي القارئ أنك تستيقظ في صباح يوم عادي، تتجه إلى صنبور المياه لغسل وجهك، لكنك لا تجد قطرة ماء واحدة. هذا المشهد الكابوسي، الذي قد يبدو لك دراميًا أو مأخوذًا من أفلام الخيال العلمي، هو في الواقع واقع يومي وقاسٍ يعيشه مئات الملايين من البشر حول العالم. إن أزمة نقص المياه لم تعد مجرد تحذيرات يطلقها علماء البيئة في المؤتمرات المغلقة، بل تحولت إلى تهديد وجودي يطرق أبواب كبرى المدن ويهدد استقرار الدول. وفي ظل هذا التحدي غير المسبوق، يبرز مفهوم الأمن المائي كأولوية قصوى تتفوق على العديد من القضايا الجيوسياسية الأخرى. وهنا، تتدخل التكنولوجيا لتقدم لنا طوق النجاة الأهم في عصرنا الحالي: تقنيات تحلية المياه. لم تعد معالجة المياه المالحة وتحويلها إلى مياه الشرب النقية مجرد خيار ثانوي، بل هي الجسر الذي سنعبر به نحو مستقبل المياه الآمن. دعنا نغوص معًا في هذا الدليل الشامل لنفهم كيف تُصنع الحياة من قلب المحيطات المالحة، وكيف تُدار هذه الصناعة العملاقة التي تقف بيننا وبين العطش.

لماذا أصبحت تحلية المياه ضرورة وليست رفاهية؟

لفترات طويلة من التاريخ البشري، كانت المجتمعات تعتمد بشكل شبه كلي على مصادر المياه العذبة التقليدية مثل الأنهار، والبحيرات، وطبقات المياه الجوفية. وكانت فكرة استخراج المياه العذبة من البحر تُعتبر نوعًا من الرفاهية التكنولوجية الباهظة، المقتصرة فقط على الدول الغنية بالنفط والتي تعاني من جفاف جغرافي قاهر. ولكن، دعني أخبرك أن هذه النظرة قد تغيرت بشكل جذري ونهائي. اليوم، نحن نعيش في عالم تتسارع فيه معدلات الاستهلاك البشري، الصناعي، والزراعي بشكل يفوق بكثير قدرة الطبيعة على تجديد مواردها المائية.

تشير التحليلات والبيانات المؤسسية العميقة الصادرة عن البنك الدولي إلى ظاهرة مقلقة للغاية؛ إذ أن معدلات سحب المياه العذبة السنوية باتت تتجاوز نسبة مائة بالمائة من الموارد المتجددة في العديد من المناطق، مما يعني أننا نقوم فعليًا باستنزاف طبقات المياه الجوفية غير المتجددة، ونسحب من الرصيد المائي للأجيال القادمة. هذا الاستنزاف الخطير، الممزوج بالتأثيرات القاسية للتغير المناخي، وتذبذب معدلات هطول الأمطار، وتمدد فترات الجفاف القاسية، جعل الاعتماد على المصادر الطبيعية وحدها مقامرة خاسرة. ولذلك، يقدم خبراء الاقتصاد التنموي نهجًا جديدًا يعتمد على "نظرية المحفظة الحديثة" (Modern Portfolio Theory) في إدارة المياه. فكما يُنصح المستثمر بتنويع أصوله المالية لتقليل المخاطر، تُنصح الحكومات اليوم بتنويع مصادر المياه ودمج تحلية المياه كأصل استراتيجي غير تقليدي يضمن استمرارية النظام المائي وموثوقيته، حتى وإن كانت تكلفته الأولية أعلى من المصادر التقليدية.

وعندما نتحدث عن الريادة في هذا المجال الحيوي، يجب أن نوجه أنظارنا فورًا إلى المنطقة العربية، التي تُعد المختبر العالمي الأكبر والأكثر تقدمًا لتقنيات التحلية. إن دولًا مثل المملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة لم تكتفِ بتبني هذه التقنية، بل قادت مسيرة تطويرها لتصل إلى آفاق غير مسبوقة، حيث تحتضن المنطقة اليوم أضخم المحطات على وجه الأرض لتأمين احتياجات ملايين السكان والقطاعات الاقتصادية الحيوية.

قد تتفاجأ حين تعلم حجم الإنجازات الهندسية الجبارة التي تعمل بصمت على مدار الساعة لضمان تدفق المياه إلى منزلك. على سبيل المثال، يبرز مشروع محطة "رأس الخير" في المملكة كأحد أضخم المشاريع الهجينة على مستوى العالم، حيث يدمج بعبقرية بين إنتاج الطاقة الكهربائية وتحلية المياه، محققًا طاقة إنتاجية مذهلة تقارب ثلاثة ملايين متر مكعب يوميًا، في استثمار ضخم يترجم مدى التزام الدولة بالأمن المائي. وفي الإمارات، تقف محطة "جبل علي" كأيقونة هندسية ضخمة تنتج أكثر من مليوني متر مكعب يوميًا، لتكون شريان الحياة الرئيسي لمدينة دبي الصاخبة، بينما تُقدم محطات أخرى عملاقة مثل "الفجيرة" و"الطويلة" و"أم القوين" إسهامات جوهرية باستخدام تقنيات متنوعة تضمن استقرار الإمدادات. كما تلعب محطة "الشعيبة 3" دورًا محوريًا في تلبية الطلب الهائل في مكة المكرمة وجدة، خاصة خلال مواسم الذروة والحشود المليونية. إن هذا التحول الهائل يثبت لك بوضوح أن تحلية المياه قد خلعت عباءة الرفاهية، لترتدي درع الضرورة القصوى التي لا مفر منها لاستمرار الحضارة وتوسع المدن.

كيف تعمل تقنيات تحلية المياه فعليًا؟

الكثير منا يشرب المياه المحلاة يوميًا دون أن يدرك حجم التعقيد العلمي والجهد الهندسي المبذول لتخليص هذه المياه من أملاحها العتيدة. لفهم الأمر ببساطة، دعنا نتخيل أن جزيئات الماء النقي وأيونات الأملاح الذائبة مرتبطة ببعضها البعض بقوة طبيعية هائلة. وظيفة أي محطة تحلية هي كسر هذا الارتباط وإجبار الماء النقي على الانفصال، وهذا يتطلب بذل طاقة خارجية ضخمة للتغلب على القوانين الطبيعية المتمثلة في الديناميكا الحرارية والضغط الأسموزي.

يتسابق العلماء والمهندسون باستمرار لتطوير آليات أكثر كفاءة للقيام بعملية الفصل هذه. وعلى الرغم من وجود ابتكارات وتفرعات عديدة، إلا أن الصناعة العالمية قد استقرت بشكل رئيسي على ثلاث تقنيات أساسية تهيمن على المشهد، وتختلف فيما بينها في الطريقة التي تستخدم بها الطاقة لاختطاف قطرات الماء النقي من براثن الملوحة:

تقنية التناضح العكسي (Reverse Osmosis - RO): تخيل معي أن هناك بوابة إلكترونية ذكية ودقيقة للغاية لا تسمح إلا بمرور الأشخاص الذين يحملون تصريحًا خاصًا. هذا بالضبط ما يفعله الغشاء شبه المنفذ في عملية التناضح العكسي. في الطبيعة، يميل الماء النقي للانتقال نحو الماء المالح لتخفيف ملوحته عبر ظاهرة تُعرف بـ "التناضح". ولكن هنا، نحن نعكس الطبيعة؛ حيث نستخدم مضخات جبارة لتسليط ضغط هائل (يتجاوز الضغط الأسموزي الطبيعي) على مياه البحر، مجبرين إياها على المرور عبر أغشية دقيقة للغاية مصنوعة غالباً من مادة البولي أميد. هذه الأغشية تسمح بانزلاق جزيئات الماء النقي فقط، بينما يتم صد واحتجاز الأملاح، البكتيريا، والشوائب، لتُطرد في النهاية على شكل محلول شديد الملوحة يُعرف بالرجيع الملحي. لقد استحوذت هذه التقنية الذكية على حصة الأسد من السوق العالمي بفضل كفاءتها العالية واعتمادها حصرياً على الكهرباء.

التبخير الوميضي متعدد المراحل (Multi-Stage Flash - MSF): تعتمد هذه التقنية الحرارية الكلاسيكية على الخداع الفيزيائي للضغط ودرجة الحرارة. نحن نعلم أن الماء يغلي عند مائة درجة مئوية تحت الضغط الجوي العادي، لكن إذا قمنا بخفض الضغط، فإن الماء سيغلي عند درجات حرارة أقل بكثير. في هذا النظام، يتم تسخين مياه البحر إلى درجات حرارة مرتفعة جداً، ثم تُدفع عبر سلسلة متتالية من الغرف المحكمة (المراحل). كل غرفة تمتلك ضغطاً أقل من التي تسبقها. وبمجرد دخول المياه الساخنة إلى الغرفة ذات الضغط المنخفض، يحدث لها غليان تبخيري مفاجئ وسريع يُشبه الوميض (Flash). يتصاعد البخار النقي الخالي من الأملاح، ليلامس أنابيب باردة فيتكثف ويُجمع كمياه شرب نقية. هذه التقنية وحش كاسر من حيث القدرة الإنتاجية وتُستخدم بشكل واسع في المحطات العملاقة.

التقطير بطريقة التأثير متعدد المراحل (Multi-Effect Distillation - MED): تشبه هذه التقنية سابقتها في اعتمادها على التبخير والتكثيف، لكنها أكثر هدوءاً وكفاءة حرارية. هنا، تُنثر مياه البحر على شكل رذاذ ناعم فوق حزمة من الأنابيب الأفقية التي يجري بداخلها بخار ساخن. يؤدي انتقال الحرارة من البخار الداخلي إلى الرذاذ الخارجي إلى تبخر جزء من مياه البحر، بينما يتكثف البخار الداخلي متحولاً إلى ماء عذب. البراعة في هذا النظام تكمن في إعادة استخدام البخار الناتج من الغرفة (التأثير) الأولى لتسخين الغرفة الثانية التي تعمل بضغط أقل، وهكذا في سلسلة متتالية من التأثيرات، مما يعظم الاستفادة من كل وحدة حرارية يتم إدخالها للنظام.

الفرق بين التناضح العكسي والتقطير الحراري

عزيزي القارئ، إذا طُلب منك يوماً اتخاذ قرار استثماري لبناء محطة تحلية، فإن أول معضلة ستواجهك هي الاختيار بين الأنظمة الغشائية (التناضح العكسي) والأنظمة الحرارية (التبخير الوميضي والتقطير متعدد التأثيرات). هذا الاختيار ليس مجرد تفضيل هندسي، بل هو قرار إستراتيجي يحدد التكاليف التشغيلية لعقود قادمة، وقد تصل نسبة التوفير أو الخسارة في نفقات التشغيل إلى أكثر من أربعين بالمائة بناءً على هذا القرار الأولي. لكي نضع الأمور في نصابها الصحيح، يجب أن نعقد مقارنة تشريحية مفصلة بين هذه التقنيات.

من زاوية استهلاك الطاقة، تتربع تقنية التناضح العكسي (RO) على عرش الكفاءة بلا منازع، خاصة في المناطق التي تتوفر فيها شبكات كهرباء موثوقة أو طاقة متجددة رخيصة. تستهلك هذه التقنية الكهرباء فقط لتشغيل مضخات الضغط العالي، وتتراوح معدلات استهلاكها بين ثلاثة إلى ستة كيلوواط ساعة لكل متر مكعب من المياه المنتجة. وما يجعلها أكثر سحراً هو دمجها مع "أجهزة استرداد الطاقة" (Energy Recovery Devices - ERD). هذه الأجهزة العبقرية تلتقط الضغط الهائل المتبقي في تيار الرجيع الملحي المطرود، وتعيد توجيهه لدعم المضخات الرئيسية، مما يهبط باستهلاك الطاقة إلى مستويات قياسية تتراوح بين اثنان ونصف وأربعة كيلوواط ساعة فقط.

في المقابل، تبدو الأنظمة الحرارية (MSF و MED) كعمالقة شرهة للطاقة. فهي تتطلب كميات ضخمة من البخار عالي الحرارة لغلي مياه البحر، ويُعادل استهلاكها الحراري ما يتراوح بين ثمانية إلى عشرين كيلوواط ساعة لكل متر مكعب. ومع ذلك، لا تظن أن الأنظمة الحرارية قد عفا عليها الزمن؛ فتقنية (MED) بالتحديد تمتلك بطاقة رابحة مخفية. عندما يتم بناء هذه المحطات بجوار مصافي النفط أو محطات توليد الكهرباء، يمكنها التقاط البخار العادم والحرارة المهدورة التي كانت ستُلقى في الهواء، واستخدامها كمصدر طاقة شبه مجاني لعملية التقطير. في هذه الحالة الاستثنائية، قد تقترب تكلفة الطاقة الحرارية من الصفر، لتصبح (MED) الخيار الأقل تكلفة على المدى الطويل.

أما من ناحية التحديات الكيميائية والتشغيلية، فالمعركة تأخذ منحى آخر. أغشية التناضح العكسي تُشبه الرياضيين ذوي الأداء العالي، تحتاج إلى بيئة مثالية وتدليل مستمر. فهي حساسة للغاية لأي تقلبات في جودة مياه البحر، وتتعرض بمرور الوقت لمشاكل الانسداد البيولوجي والترسبات الملحية الدقيقة. هذا يحتم على مشغلي المحطات ضخ كميات كبيرة من المواد الكيميائية المانعة للترسبات (Anti-scalants) وإجراء عمليات غسيل كيميائي دورية ومكلفة، مما يجعل تكلفة المواد الكيميائية في أنظمة (RO) هي الأعلى على الإطلاق، ناهيك عن ضرورة استبدال الأغشية بشكل دوري.

على النقيض من ذلك، تتميز الأنظمة الحرارية بالصلابة والقدرة على التعامل مع مياه البحر القاسية والمتقلبة دون الحاجة لترشيح أولي معقد أو أغشية قابلة للتلف. ولكن عيبها القاتل يكمن في "التآكل المعدني" (Corrosion). تخيل مزيجاً من مياه البحر الغنية بالكلوريد، تتراقص عند درجات حرارة الغليان؛ هذا المزيج يعتبر بمثابة حمض أكال يدمر الأنابيب المعدنية بسرعة فائقة إذا لم تتم إدارته بحذر. لذلك، تتطلب محطات (MSF) حقناً مستمراً لمواد كيميائية قوية ومكلفة للغاية لمنع التآكل وحماية سبائكها المعدنية الباهظة، بينما تعتبر أنظمة (MED) أكثر استقراراً وأقل حاجة للمواد الكيميائية بفضل درجات حرارتها التشغيلية المنخفضة نسبياً.

لتبسيط هذه التعقيدات، دعنا نلخص هذه الحقائق في جدول مقارنة دقيق وشامل يسهل عليك استيعاب الفروقات الجوهرية:

تكلفة تحلية المياه وهل هي اقتصادية؟

لقد شكلت التكلفة الباهظة لتحلية المياه فزاعة لعقود طويلة، جعلت العديد من الدول تتردد قبل خوض غمار هذا المجال. ولكن لعل السؤال الملح الذي يتبادر إلى ذهنك الآن هو: مع كل هذا التقدم، هل أصبحت تحلية المياه خياراً اقتصادياً يمكن الاعتماد عليه بشكل موسع، أم أنها لا تزال حكراً على ميزانيات الدول الغنية؟ للإجابة عن هذا التساؤل المعقد، يجب علينا تفكيك الهيكل المالي لهذه المشاريع الكبرى إلى شقيه الأساسيين: النفقات الرأسمالية الأولية للبناء (CAPEX)، والنفقات التشغيلية الدورية (OPEX).

فيما يخص النفقات الرأسمالية (CAPEX)، فإن بناء محطة تحلية من الصفر يشبه بناء مدينة صناعية صغيرة متكاملة الأركان. تتضمن هذه النفقات تكاليف الاستحواذ على الأراضي الساحلية، الأعمال المدنية المعقدة لتأسيس أنابيب السحب العملاقة التي تمتد في أعماق البحر، وأنظمة التصريف الآمنة، ناهيك عن شراء المعدات التكنولوجية المتطورة كالأغشية والمضخات وأجهزة استرداد الطاقة وتأسيس الربط الكهربائي والمائي مع الشبكات الوطنية. وفقاً لبيانات الجمعية الدولية لتحلية المياه وتقييمات السوق، تتراوح التكلفة الرأسمالية لإنشاء محطات التناضح العكسي لمياه البحر بين ألف إلى ألفين وخمسمائة دولار أمريكي لكل متر مكعب من السعة الإنتاجية اليومية المطلوبة. وبحسبة بسيطة، فإن مشروعاً ضخماً يهدف لإنتاج مئات الآلاف من الأمتار المكعبة سيتطلب استثماراً أولياً هائلاً قد يقفز ليتجاوز حاجز المليار دولار بكل سهولة.

أما الجانب الآخر من المعادلة، وهو النفقات التشغيلية (OPEX)، فهو الذي يحدد في النهاية تسعيرة المياه التي ستصل إلى فاتورة المستهلك أو ما يُعرف بالتكلفة المستوية للمياه (Levelized Cost of Water). وتتضمن هذه النفقات فواتير الكهرباء الباهظة لتشغيل المضخات، الرواتب والأجور للعمالة الفنية الماهرة، تكاليف الصيانة الدورية وشراء قطع الغيار، وميزانيات المواد الكيميائية، بالإضافة إلى تكلفة الاستبدال الدوري للأغشية التي تتلف كل خمس إلى عشر سنوات. وبفضل التطور التقني المذهل، استطاعت الصناعة تقليص هذه النفقات بشكل حاد على مدار العقدين الماضيين، لتستقر تكلفة التشغيل السنوية عموماً بين نصف دولار ودولار واحد فقط لكل متر مكعب من المياه العذبة المنتجة.

ما يجعل تحلية المياه اقتصادية اليوم أكثر من أي وقت مضى هو مفهوم "وفورات الحجم" (Economies of Scale). إن التوجه نحو بناء محطات عملاقة فائقة السعة يساهم في توزيع التكاليف الثابتة على حجم إنتاج أكبر، مما يؤدي إلى خفض حقيقي وملموس في تكلفة الوحدة الواحدة للمتر المكعب. وقد أثبتت التقارير والتحليلات الخاصة بالبنك الدولي أن انخفاض تكاليف التحلية قد نقلها من منتج مخصص ومحصور في المدن الغنية بمصادر الطاقة، إلى خيار استراتيجي متاح وممكن لمجموعة واسعة من المدن الساحلية ذات النمو السكاني المتسارع والتي تعاني من شح مائي خانق.

لا يتوقف الأمر عند حدود المدن وسكانها، بل يمتد إلى القطاع الزراعي الذي يُعد المستهلك الأكبر للمياه عالمياً. في الماضي، كانت فكرة استخدام المياه المحلاة للزراعة تبدو كضرب من الجنون الاقتصادي، ولكن مع توجه المزارعين نحو استخدام تقنية التناضح العكسي لتحلية المياه الجوفية قليلة الملوحة (Brackish Water)، تغيرت قواعد اللعبة. على سبيل المثال، في الأغوار الأردنية، قام المزارعون بتركيب العشرات من محطات التحلية الخاصة لإنقاذ محاصيلهم. وبما أن ملوحة هذه المياه الجوفية أقل بكثير من مياه البحر، فإن تكلفة تحليتها انخفضت بشكل دراماتيكي لتصل في المتوسط إلى حوالي ثمانية وثلاثين سنتاً أمريكياً فقط للمتر المكعب، بل وتنخفض إلى حوالي ثلاثة وثلاثين سنتاً في المحطات ذات القدرة الأكبر. وعند استخدام هذه المياه لري محاصيل ذات قيمة تسويقية وربحية عالية مثل الموز والفراولة والتمور، تصبح التحلية استثماراً زراعياً مجدياً يحقق عوائد اقتصادية ممتازة، مما يثبت أن الجدوى الاقتصادية للتحلية مرنة وتتجاوب مع طبيعة الاستخدام وحجم المشروع.

التأثير البيئي لتحلية المياه

رغم كونها المنقذ الفعلي لمئات الملايين من شبح العطش، يجب أن نكون صريحين ونواجه الحقيقة بشفافية: تحلية المياه ليست عملية سحرية خالية من العواقب. إنها صناعة ثقيلة تتفاعل بشكل مباشر وقاسٍ مع البيئة المحيطة، وتحمل في طياتها فاتورة بيئية باهظة تتطلب تدخلاً عاجلاً وحلولاً مبتكرة للحد منها. ينحصر هذا التأثير البيئي المقلق في مسارين أساسيين ومترابطين: البصمة الكربونية الناتجة عن النهم الشديد للطاقة، والأضرار الكارثية الناجمة عن التخلص العشوائي من المخلفات السائلة والمواد الكيميائية في البيئة البحرية.

لنبدأ بالمعضلة الأولى: استهلاك الطاقة والانبعاثات الضارة. تعتبر عملية فصل الأملاح من أكثر العمليات الصناعية استهلاكاً للطاقة على مستوى العالم. وبما أن الغالبية العظمى من محطات التحلية التقليدية والضخمة لا تزال تعتمد بشكل مكثف على حرق الوقود الأحفوري (الغاز الطبيعي والنفط) لتوليد الكهرباء أو لإنتاج البخار اللازم للعمليات الحرارية، فإنها تساهم بشكل مباشر وكبير في تفاقم أزمة التغير المناخي. يؤدي هذا الاحتراق المستمر إلى إطلاق كميات هائلة من غازات الدفيئة، وفي مقدمتها ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى انبعاث غازات المطر الحمضي والملوثات الجوية الأخرى التي تدهور جودة الهواء بشكل ملموس. هذا التناقض يضعنا أمام مفارقة بيئية مؤلمة: نحن نلجأ إلى تحلية المياه هرباً من الجفاف الناتج عن التغير المناخي، وفي الوقت ذاته تساهم محطات التحلية المعتمدة على الوقود الأحفوري في زيادة الاحتباس الحراري الذي سيزيد من قسوة الجفاف مستقبلاً.

المعضلة الثانية، والأكثر تماساً مع النظم الإيكولوجية، هي أزمة إدارة النفايات السائلة، وتحديداً ما يُعرف بـ "الرجيع الملحي" (Brine). عند استخلاص لتر من المياه العذبة، تُترك وراءها كمية مماثلة تقريباً من المياه التي تتركز فيها كل الأملاح التي تم فصلها. هذا الرجيع الملحي يتميز بملوحة مفرطة قد تتجاوز ضعف ملوحة مياه البحر الطبيعية، وكثافة عالية تجعله ثقيلاً للغاية. لا تقتصر خطورة الرجيع على الملوحة فحسب، بل إنه يحمل معه بقايا الكوكتيل الكيميائي المستخدم في المحطة: من مواد مانعة للترسب، وأحماض تنظيف الأغشية، ومبيدات حيوية، وصولاً إلى أيونات المعادن الثقيلة السامة كالأسماك والنحاس الناتجة عن تآكل الهياكل المعدنية في أنظمة التقطير الحراري. علاوة على ذلك، يكون الرجيع الخارج من المحطات الحرارية شديد السخونة مقارنة بالحرارة الطبيعية للمحيط.

عندما تقوم المحطات بتصريف هذا السائل الكثيف والسام والساخن مباشرة وبشكل مركز إلى مياه البحر المفتوحة، تحدث كارثة بيئية صامتة. نظراً لثقله، يغوص الرجيع الملحي بسرعة نحو قاع البحر، وينتشر كغطاء خانق فوق الكائنات التي تعيش في القاع، مثل مروج الأعشاب البحرية الخضراء، والشعاب المرجانية الحساسة للغاية لتغيرات الملوحة والحرارة، والكائنات الدقيقة والرخويات. هذا الاختناق يؤدي إلى تغييرات جذرية في التنوع البيولوجي وتسمم البيئة البحرية المحيطة بنقاط التصريف. كما يمتد الخطر إلى نقطة البداية، وهي أنابيب سحب مياه البحر الأولية (Intakes)، حيث تؤدي قوى الشفط الهائلة إلى ابتلاع وحبس وقتل الملايين من اليرقات الدقيقة والكائنات البحرية الصغيرة في خطوة تُعرف بالانحشار البيولوجي، مما يوجه ضربة قاسية لأساسيات السلسلة الغذائية في المحيط.

ولكن، لا داعي لليأس؛ فالتشريعات البيئية الحديثة والضغوط المجتمعية دفعت المهندسين لتطوير حلول فعالة لترويض هذا الغول البيئي. للتخفيف من صدمة الرجيع الملحي، يتم الآن تصميم أنظمة تصريف مزودة بنواشر متطورة (Diffusers) تعمل على رش الرجيع وتشتيته بقوة عبر مساحات واسعة في تيارات المحيط المفتوحة، لضمان اختلاطه السريع والممتاز وتخفيف تركيزه وحرارته قبل أن يصل إلى القاع. كما تُشجع الهيئات البيئية بشكل حازم على استبدال المآخذ السطحية المفتوحة والمميتة بمآخذ تحت سطحية (Subsurface intakes)، والتي تعتمد على سحب المياه عبر طبقات الرمال والصخور التي تعمل كمرشح طبيعي يمنع ابتلاع الكائنات الحية الدقيقة، محققاً بذلك حماية حقيقية للحياة البحرية.

مستقبل تحلية المياه والتقنيات الحديثة

إن المأزق البيئي والتحديات الاقتصادية التي تواجهنا اليوم هي ذاتها التي تشعل شرارة الابتكار الجذري في أروقة مراكز الأبحاث العالمية. قطاع تحلية المياه يمر حالياً بمرحلة انتقالية كبرى، تتحول فيها المحطات من كونها مصانع تقليدية شرهة للموارد إلى منظومات ذكية، متكاملة، ومستدامة. دعنا نستشرف معاً ملامح هذا المستقبل المثير الذي يعاد فيه رسم خارطة المياه عالمياً.

الخطوة الأولى والأكثر أهمية نحو الاستدامة تتمثل في فك الارتباط التاريخي بين تحلية المياه والوقود الأحفوري الملوث. يشهد القطاع توجهاً كاسحاً وواعداً نحو دمج محطات التناضح العكسي مع مصادر الطاقة المتجددة، وتحديداً الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. أظهرت الأبحاث والدراسات الميدانية أن هذا التحول الجذري قادر على خفض الانبعاثات الكربونية الناتجة عن العملية بنسب مذهلة تتراوح بين تسعين إلى خمسة وتسعين بالمائة، مما يهبط بالبصمة الكربونية من مستويات كارثية لتصل إلى أرقام ضئيلة جداً تتراوح بين 0.1 إلى 0.3 كيلوجرام فقط من ثاني أكسيد الكربون لكل متر مكعب من المياه. هذا التزاوج بين الشمس والمياه المالحة سيجعل من إنتاج المياه العذبة الخضراء حقيقة واقعة ودرعاً حصيناً ضد التغير المناخي.

وفي قلب هذه الثورة، يقف علم وتقنية النانو كبطل غير متوج. تُسابق الجامعات والمراكز البحثية المرموقة الزمن لابتكار الجيل القادم من الأغشية، مبتعدة عن البوليمرات التقليدية. على سبيل المثال، تقود جهود بحثية متقدمة، كتلك التي تُجرى بين جامعة خليفة ومركز البحوث والتطوير التابع لهيئة كهرباء ومياه دبي، ابتكار أغشية نانوية متطورة تعتمد على "أكسيد الجرافين" (Graphene Oxide Membranes). هذه الأغشية السحرية تمتلك بنية مجهرية فريدة تسمح بتدفق جزيئات الماء بسرعات خيالية مع الحفاظ على معدلات رفض فائقة للأملاح. والنتيجة؟ انخفاض جذري وغير مسبوق في الضغط المطلوب للتشغيل، وتوفير هائل في فاتورة الكهرباء، ومقاومة استثنائية للتلوث البيولوجي الذي يقصر من عمر الأغشية الحالية.

لكن الثورة الحقيقية التي ستقلب الموازين رأساً على عقب تتمثل في تغيير نظرتنا للرجيع الملحي من كونه "نفايات خطرة" إلى اعتباره "منجماً سائلاً زاخراً بالثروات". هنا يبرز مصطلح "تعدين الرجيع الملحي" (Brine Mining) وتطبيق مبدأ "صفر سوائل عادمة" (Zero Liquid Discharge - ZLD) بقوة. يعتمد هذا النهج المبتكر على إدخال الرجيع الملحي في سلسلة من المبخرات والمبلورات المتقدمة لاستخلاص آخر قطرة ماء نقية متبقية فيه، لينتهي الأمر بكتلة صلبة من الأملاح والمعادن بدلاً من سائل ملوث يُرمى في البحر.

هذه التقنيات المتقدمة تفتح الباب واسعاً لاستخراج معادن ذات قيمة استراتيجية هائلة مثل الليثيوم (عصب صناعة بطاريات السيارات الكهربائية)، والمغنيسيوم، والبوتاسيوم، مما يخلق مساراً اقتصادياً جديداً يُعرف بالاقتصاد الدائري للمياه. ليس هذا فحسب، بل نجح باحثون في تحويل النفايات الملحية من خلال تفاعلات محفزة إلى مواد كيميائية ثمينة مثل "هيدروكسيد الصوديوم" (الصودا الكاوية) وحمض الهيدروكلوريك. الأمر المذهل هنا هو أن هذه المواد الكيميائية المستخلصة هي ذاتها المواد التي تشتريها محطات التحلية بأسعار باهظة لمعالجة مياه البحر وتنظيف الأغشية، مما يعني أن المحطة ستصبح قادرة على إنتاج موادها الكيميائية ذاتياً (In situ)، محققة وفورات مالية ضخمة ومكتفية ذاتياً.

وتتجسد هذه الرؤية المستقبلية بشكلها الأكثر طموحاً في المشاريع الإدراكية الحديثة. كمثال بارز، تسعى شركة "إنوا" (ENOWA) التابعة لمشروع مدينة نيوم إلى إعادة اختراع مفهوم البنية التحتية للمياه بالكامل. إنهم يعملون على تطبيق نموذج "صفر سوائل عادمة" بشكل كامل، متعهدين بعدم رمي قطرة رجيع ملحي واحدة في مياه البحر. ولأخذ الابتكار إلى أبعاد أبعد، قامت مبادرات نيوم بتطوير خلطات خرسانية قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الرجيع الملحي المعالج كمادة مسرعة للتصلب، مما يثبت أن مخلفات التحلية يمكن أن تتحول إلى مواد بناء قوية ومستدامة تقلل من الانبعاثات الكربونية واستهلاك المياه العذبة في قطاع التشييد.

أخيراً، ولأولئك الذين يعيشون في مناطق نائية أو دول حبيسة لا تطل على سواحل بحرية، يقدم المستقبل حلاً رديفاً مبتكراً يتمثل في تكنولوجيا "توليد المياه من الغلاف الجوي" (Atmospheric Water Generation - AWG). تقوم هذه الأجهزة المتطورة، والتي تتراوح أحجامها بين وحدات منزلية صغيرة ومحطات صناعية ضخمة، بسحب الهواء المحيط، وتبريده لتكثيف الرطوبة وبخار الماء الموجود فيه، لتنتج مياه شرب عذبة ونقية تماماً ومقطرة من السماء مباشرة. فرغم أن هذه التقنية تواجه تحديات متعلقة باستهلاك الطاقة واعتمادها على معدلات الرطوبة الجوية، إلا أنها توفر مرونة هائلة وحلاً لامركزياً مستقلاً عن البنية التحتية التقليدية للمياه السطحية أو البحرية.

هل يمكن الاعتماد على تحلية المياه كمصدر دائم؟

نصل الآن إلى السؤال الجوهري الذي يطرحه كل مهتم بقضية استدامة الحياة على كوكب الأرض: هل حقاً يمكننا أن نضع كل بيضنا في سلة تحلية المياه؟ هل يمكننا الاعتماد عليها كشريان دائم ومستدام لا ينضب، أم أنها مجرد مسكن مؤقت لعطش البشرية؟

للإجابة على هذا التساؤل العميق، يجب أن نعيد قراءة المشهد من منظور متكامل. لقد برهنت التجربة العملية في الدول الرائدة، مدعومة بتحليلات اقتصادية عميقة للمؤسسات الدولية المانحة كالبنك الدولي، أن تحلية المياه قد نجحت في كسر حاجز العزلة الاقتصادية. الانخفاض المستمر في تكاليف الإنتاج، مقترناً بزيادة كفاءة الأغشية والتوسع في أحجام المحطات، جعل من هذه التقنية الخيار الاستراتيجي الأبرز لمجابهة صدمات المناخ وندرة الأمطار وتأمين مدن ساحلية تتسع يوماً بعد يوم.

ولكن، لكي تتحول التحلية من مجرد "مصدر إمداد" إلى "مصدر دائم ومستدام تماماً"، يجب إحداث ثورة في طرق الإدارة والحوكمة، والتخلي نهائياً عن النموذج الخطي المدمر: استخراج المياه، استهلاكها، ثم التخلص منها كنفايات في الأنهار والبحار. إن مستقبل الأمن المائي يكمن في تطبيق نموذج "الاقتصاد الدائري للمياه" (Circular Water Economy). في هذا النموذج، تعمل محطات التحلية المدعومة بالطاقة الشمسية النظيفة جنباً إلى جنب مع أنظمة متطورة لإعادة تدوير ومعالجة مياه الصرف الصحي والصناعي بنسبة مائة بالمائة.

عندما نصل إلى مرحلة نقوم فيها باسترداد المعادن الثمينة من الرجيع الملحي عبر أنظمة صفر سوائل عادمة (ZLD)، ونعالج مياه الصرف لنعيد استخدامها في الزراعة وتبريد الصناعات، وحقن الفائض منها لتغذية طبقات المياه الجوفية المستنزفة، فإننا نغلق الدائرة البيئية بإحكام. هذا النهج الشامل سيخفف الضغط الهائل عن طلب المياه المحلاة حديثاً، ويحمي البيئة البحرية من التلوث، ويخلق حالة نادرة من "الماء الإيجابي" (Water Positivity) حيث تستعيد الطبيعة توازنها بفضل التكنولوجيا الموجهة بشكل أخلاقي وعلمي دقيق.

إذا تم تطبيق هذا النهج الشمولي، والذي بدأت ملامحه تظهر بالفعل في مشاريع إدراكية جريئة ومبتكرة حول العالم، فإن الإجابة تكون واضحة وقاطعة: نعم، بكل تأكيد يمكن الاعتماد على تحلية المياه كمصدر أساسي ودائم. الأنهار الطبيعية قد تجف بفعل قسوة المناخ، ومخزون الآبار الجوفية قد ينضب ويختفي للأبد، ولكن محيطات الأرض وبحارها التي تغطي أكثر من سبعين بالمائة من مساحة الكوكب هي خزان لا ينضب أبداً. لقد منحنا العلم المفتاح السري لترويض هذه المياه المالحة القاسية، وبقليل من الحكمة والإرادة المستمرة نحو الابتكار البيئي، ستصبح تحلية المياه الدرع الأقوى لحماية الحضارة الإنسانية من الظمأ، وستبقى القطرة المحلاة شاهدة على قدرة العقل البشري في تحويل المحن إلى استدامة مزدهرة.

تحلية مياه البحر: رحلة من الملح إلى العذوبة