براءة اختراع جديدة لـ “معهد الأبحاث” عن تقنية التناضح المباشر لتحلية المياه مع تبريد وتكييف الهواء في آن واحد

كتبت ماجدة سليمان

حصل مركز أبحاث المياه التابع لمعهد الكويت للأبحاث العلمية على براءة اختراع ممنوحة من مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة الامريكية، وذلك نتيجة تحقيق إنجاز علمي رائد واختراع تقنية مبتكرة تقوم بتحلية المياه وتبريد وتكييف الهواء في آن واحد، وقد سجلت براءة الاختراع باسم كل من: الدكتور/ حسن عبد الرحيم، والدكتور/ منصور أحمد.

واستحدث الباحثان في مركز أبحاث المياه بالمعهد تكنولوجيا مبتكرة لمواجهة تحديات توفير المياه العذبة وتبريد وتكييف الهواء، التي تواجه معظم دول العالم التي تقع في مناخات قاحلة وجافة وتعاني من ارتفاع درجات الحرارة كدولة الكويت، وقد استطاع فريق البحث تحقيق هذا السبق العلمي من خلال تطوير نظام مبتكر عن طريق دمج تقنيتي التناضح المباشر ودورة التبريد التي تعمل بطريقة امتصاص البخار، وتقوم فكرة النظام المبتكر على منظومة التناضح المباشر لتحلية المياه التي تقوم باستخدام محلول مائي ذي تركيز ملحي عالٍ أي يمتلك ضغطاً أسموزياً عالياً مما يجعله قادرا على سحب المياه العذبة من مياه البحر عبر غشاء شبه نفاذ، وهذا المحلول المائي يمتلك خصائص حرارية وتمكن من فصله من المياه العذبة عبر التأثير الحراري لاحقا بهدف إنتاج المياه العذبة مع إعادة تدوير المحلول المائي. ويتم توفير الحرارة المطلوبة لعملية فصل المياه العذبة عن طريق استرجاع الحرارة المهدرة في دورة امتصاص البخار والتي تقوم بدورها بإنتاج مياه بدرجة عالية البرودة يتم استخدامها في تبريد وتكييف الهواء.

وقد قدم فريق البحث الدليل العلمي القاطع لإثبات فاعلية وكفاءة التكنولوجيا المبتكرة باستخدام النّمذجة الرياضيّة والمحاكاة الحاسوبية، وذلك من خلال تصميم النظام المبتكر بسعة إنتاجية تقدر ب 130 متراً مكعباً من المياه العذبة باليوم وتستهلك 1.4 كيلو واط ساعة لكل متر مكعب من المياه العذبة المنتجة، وفي نفس الوقت تقوم بتوليد 50 طن تبريد لتكييف الهواء. وتعد هذه المنظومة المبتكرة فريدة من نوعها ولا يوجد مثيل لها على مستوى العالم. وقد أثبتت النتائج أن هذه التقنية ذات جدوى فنية واقتصادية في تطبيقات تحلية مياه البحر والمياه الجوفية وتبريد وتكييف الهواء في آن واحد.

ويعد هذا الاختراع تقدماً علمياً مميزا في مجال تطوير تقنيات مدمجة لتحلية المياه وتبريد وتكييف الهواء معا وذلك للمزايا المتعددة التي يتمتع بها هذا النظام المدمج، والتي من أبرزها خفض الطاقة الكلية المستهلكة لتحلية المياه وتكييف الهواء، كما تعد صديقة للبيئة بسبب انخفاض حرارة المحلول الملحي الراجع، وكذلك إمكانية ربط هذه التقنية بأنظمة الطاقة الشمسية أو الاستفادة من الطاقات المبددة في المحطات الحرارية لإنتاج الطاقة. وهذه المنظومة تتطلب حقن مواد كيميائية بكميات أقل من منظومة التناضح العكسي المستخدمة حاليا في تحلية المياه، وتتميز هذه التقنية المبتكرة أيضا بإمكانية تنفيذها على سعات متفاوتة سواء كانت على وحدات متنقلة أو ثابتة لتطبيقات تحلية مياه البحر والمياه الجوفية وتكييف الهواء معا وفقًا لاحتياجات العملاء، كما تتميز هذه التقنية بإمكانية تجميعها محليا لسهولة تصنيع معظم مكوناتها مما يعزز توطين هذه التقنية المبتكرة في البلاد مع إمكانية تسويقها محليا وإقليميا وعالميا. كل ذلك إلى جانب سهولة ومرونة التشغيل، حيث يمكن تشغيلها كوحده مدمجة لإنتاج المياه وتكييف الهواء معا، أو كل على حدة. ويمكن تطبيق هذه المنظومة المبتكرة لمواجهة تحديات الأمن المائي والأزمات أو الكوارث الطبيعية.

وتتمثل أهم عوائد هذا الاختراع في المساهمة بتحقيق الأمن المائي واستدامة إنتاج المياه العذبة وتكييف الهواء لمواجهة تحديات شح الموارد الطبيعية للمياه العذبة وارتفاع درجات حرارة الطقس، بالإضافة إلى خفض الأعباء الاقتصادية والبيئية لعمليات التحلية وتبريد وتكييف الهواء. ويتطلع مركز أبحاث المياه إلى انتهاج التطبيق الفعلي لمثل هذه التقنيات المبتكرة عبر القطاعات الحكومية والخاصة في البلاد، مما سيخفض من تكلفة الانتاج بشكل كبير بالإضافة إلى التقليل من الانبعاثات الضارة الناتجة عن محطات التحلية.

مدير برنامج تقنيات تحلية المياه وباحث علمي بمركز أبحاث المياه

د. حسن عبدالرحيم باحث علمي مشارك بمركز أبحاث المياه