فريق بحثي كوري يطور جهاز تنقية مياه عائمًا ذاتي التغذية

أخبار ar.wedoany.com، طوّر فريق بحثي دولي نظامًا صغيرًا لتنقية المياه ذاتي التغذية، كحل اقتصادي ومحمول لتنقية المياه.

يقود المشروع جامعة يونسي (Yonsei University) الكورية، بمشاركة المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (Korea Institute of Science and Technology) وجامعة باث (University of Bath) وجامعة رنمين الصينية (Renmin University of China). وقد طوّر الباحثون جهاز تنقية يمكن وضعه في المياه الطبيعية ويتم تفعيله عبر الحركة الطبيعية.

صُممت هذه الأسطوانة العائمة "المتكاملة" خصيصًا لمعالجة المياه اللامركزية، دون الحاجة إلى بطاريات أو إضافات كيميائية. وبناءً على أبحاث سابقة لجامعة يونسي، بحث الفريق بقيادة البروفيسور سانغ-وو كيم (Sang-Woo Kim) في كيفية استخدام الحركة اليومية لجسم الإنسان كآلية للتعقيم.

أوضح عضوا الفريق مين جاي بارك (Min Jae Park) ودونغ-مين لي (Dong-Min Lee) أن النظام صُمم ليكون أداة تكميلية للبنية التحتية المركزية لمعالجة المياه، ومناسبًا للاستخدام في حالات الكوارث الطبيعية أو العمليات الميدانية النائية التي يتعذر فيها الوصول إلى هذه البنية التحتية.

تتميز الأسطوانة بوظائف الكشف والتعقيم معًا. في الخطوة الأولى، يُستخدم مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، حيث تولد حركة الماء الناتجة عن الرج اليدوي تيارًا كهربائيًا عبر تحريك مغناطيس داخل ملف، لتغذية مستشعر المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) ووحدة البلوتوث. تقوم هذه المكونات بقياس الملوثات الكيميائية في الماء وإرسال البيانات إلى واجهة المستخدم (هاتف محمول أو ساعة ذكية). إذا اكتشف النظام أن مستوى TDS في الماء أقل من 250 ملغ، تُفعّل البيانات الخطوة الثانية من عملية التعقيم. أثناء حركة الأسطوانة، تتولد شحنات ساكنة عند السطح البيني بين الماء والغلاف العازل، وتتركز هذه الشحنات بالقرب من قضبان نانوية من البولي بيرول على سطح الأسطوانة، مما يؤدي إلى تعطيل البكتيريا والفيروسات عبر عملية التثقيب الكهربائي بفعل المجال الكهربائي الموضعي.

أشار بارك ولي إلى أن النظام يربط بين أشكال الحركة المختلفة والوظائف المختلفة المطلوبة. فالرج اليدوي السريع يوفر التيار العالي اللازم للاستشعار والنقل اللاسلكي، بينما توفر الحركة اللطيفة منخفضة التردد شحنات ساكنة مستمرة للتعقيم. يتيح هذا التصميم دمج الكشف والمعالجة في منصة واحدة ذاتية التغذية.

وجد الباحثون أن الأسطوانة قادرة على القضاء على بكتيريا الإشريكية القولونية (E. coli) وفيروس MS2 وبكتيريا العصوية الرقيقة (B. subtilis). وفي اختبارات المتانة، اكتشف الفريق أن الأسطوانة يمكنها تنقية 4 لترات من مياه النهر في أقل من ساعة.

أوضح الباحثون أن التحدي الرئيسي يكمن في الموازنة بين الوظائف والبساطة: الحاجة إلى المزيد من المستشعرات لتعزيز القدرات، مع تقليل تكلفة الأسطوانة الواحدة قدر الإمكان. تبلغ تكلفة الأسطوانة الواحدة 25 دولارًا أمريكيًا، ويقدر الفريق أن التكلفة قد تنخفض إذا تم توسيع نطاق التكنولوجيا. وأشاروا إلى أن الهدف هو جعل النظام بسيطًا بما يكفي للاستخدام الميداني، مع توفير ثلاث وظائف أساسية: الاستشعار والاتصال والتعقيم.