حقق بحث بقيادة جامعة RMIT إنجازًا اختراعيًا تجريبيًا كبيرًا، يمكنه تحويل الحمل العالي للملوثات في مياه الصرف إلى ميزة لتصنيع الهيدروجين الأخضر، مما يقلل الاعتماد على المياه العذبة النادرة، ويجلب اختراقًا جديدًا في مجال التصنيع الأخضر.

حاليًا، يتم تصريف أكثر من 80% من مياه الصرف في العالم إلى البيئة دون معالجة، ويوفر هذا البحث فرصة لتحويل هذه المسؤولية البيئية إلى زيادة في الإنتاجية. استخدم الفريق طريقة فريدة للاستفادة من ملوثات معينة في مياه الصرف لتسريع إنتاج الهيدروجين، متغلبًا على مشكلة صعوبة استخدام مياه الصرف بسبب الحمل العالي للملوثات.

شارك في هذا البحث جامعة ملبورن، ومسرّع أستراليا السنكروتروني، وجامعة نيو ساوث ويلز، وهو مبني على اختراقات سابقة متعددة، بما في ذلك تقنية مبتكرة لإزالة الميكروبلاستيك من الماء بسرعة باستخدام المغناطيس، وتقنية لتعزيز إنتاج الهيدروجين باستخدام مياه البحر. نُشرت الورقة البحثية ذات الصلة بعنوان "استخدام مياه الصرف كمعدل للمحفز لتحقيق إنتاج هيدروجين مستدام" في مجلة ACS Electrochemistry.

قدّم ناصر محمود، نائب أستاذ في كلية العلوم بجامعة RMIT والمحقق الرئيسي، أن مجموعة البحث وجدت طريقة لالتقاط معادن مثل البلاتين والكروم والنيكل في الماء، واستخدام هذه العناصر لتعزيز إنتاج الهيدروجين الأخضر. مقارنةً بابتكارات إنتاج الهيدروجين الأخضر الأخرى، تكمن الميزة في الاستفادة المباشرة من المواد المتأصلة في مياه الصرف دون الحاجة إلى ماء نقي أو خطوات إضافية أخرى.

المكون الرئيسي للاختراع التجريبي هو القطب، حيث تكون سطحه مصنوعًا من الكربون الماص، قادر على امتصاص المعادن من مياه الصرف، مكونًا محفزًا موصلًا مستقرًا وفعالًا يسرّع تكسير الماء. المواد المستخدمة لإنتاج سطح الكربون الخاص مصنوعة من نفايات زراعية، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة وتساهم في تطوير الاقتصاد الدائري.

خلال التجربة، وضع فريق البحث عينات مياه الصرف في حاوية تحتوي على قطبين أنود وكاثود، واستخدموا طاقة متجددة لتشغيل عملية تكسير الماء. عندما يمر التيار عبر الماء، يثير تفاعلًا كيميائيًا، حيث تكتسب جزيئات الماء إلكترونات في الكاثود لتكوين الهيدروجين، وتفقد إلكترونات في الأنود لتكوين الأكسجين، مما يحقق فصل الماء إلى مكوناته الأساسية الهيدروجين والأكسجين وجمعها للاستخدام. قال محمود إن الأكسجين الناتج يمكن إعادة دمجه في محطات معالجة مياه الصرف لتحسين كفاءتها.

حقق الجهاز في التجارب المعملية تكسير الماء المستمر لمدة 18 يومًا مع انخفاض طفيف جدًا في الأداء. استخدمت التجربة مياه صرف معالجة (تمت إزالة النفايات الصلبة والمواد العضوية والمغذيات منها).

تعمل RMIT على تطوير منصة نظام محفز يمكنه استخدام موارد مائية كانت صعبة الاستخدام سابقًا مثل مياه الصرف ومياه البحر، وهذا الاختراع لإثبات المفهوم هو مثال آخر على هذا النظام. قالت البروفيسورة نيكي إشتياغي، المحققة الرئيسية المشاركة، إن هذا الابتكار يمكنه خفض التكاليف العالية لمعالجة مياه الصرف وتحويلها إلى مصدر قيم للهيدروجين الأخضر، مما يحل مشكلة التلوث ويخفف من نقص الموارد المائية، مما يعود بالفائدة على قطاعي الطاقة والمياه.