ما هي المشاكل الثلاث الرئيسية الناجمة عن تحلية مياه البحر؟
مع تفاقم مشكلة نقص المياه العالمية،تكنولوجيا تحلية مياه البحرلقد أصبحت تحلية مياه البحر تدريجيا وسيلة مهمة للعديد من البلدان والمناطق الساحلية لحل مشكلة نقص مياه الشرب. ومن خلال إزالة الملح من مياه البحر، يمكن لتقنية تحلية مياه البحر توفير موارد مياه عذبة موثوقة لملايين السكان.
ومع ذلك، ورغم أن تحلية مياه البحر تبدو وسيلة فعّالة لحل مشكلة نقص المياه، فإن عملية تطبيقها مصحوبة أيضًا ببعض المشاكل التي لا يمكن تجاهلها. وسوف تستكشف هذه المقالة المشاكل الرئيسية الثلاث التي قد تنشأ في عملية تحلية مياه البحر: التأثير البيئي، والاستهلاك المرتفع للطاقة، والتكلفة الاقتصادية.
ثلاث مشاكل رئيسية لتحلية المياه:
العدد 1 التأثير البيئي
● تصريف المحلول الملحي
● استخدام المواد الكيميائية
● التأثير طويل المدى على البيئة البحرية
المشكلة 2: استهلاك الطاقة المرتفع
● حجم استهلاك الطاقة
● مصادر الطاقة والتأثير البيئي
● القيود المفروضة على الطاقة المتجددة
المسألة 3 التكلفة الاقتصادية
● الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل
● أسعار المياه والجدوى الاقتصادية
● التمويل وتخصيص الموارد
السؤال 1 التأثير البيئي
تصريف المحلول الملحي
في عمليةتحلية مياه البحرسواء كان ذلك عن طريق التناضح العكسي أو التقطير الحراري، سيتم إنتاج كمية كبيرة من المحلول الملحي (المحلول الملحي). عادة ما تكون ملوحة هذه المحلول الملحي 1.5-2 مرة من مياه البحر الأصلية، وقد تحتوي أيضًا على إضافات كيميائية ومعادن ثقيلة وملوثات أخرى. يعد تصريف المحلول الملحي (المحلول الملحي) الناتج في عملية تحلية مياه البحر المشكلة الأساسية التي لها تأثير سلبي على البيئة. المحلول الملحي هو مياه الصرف الصحي ذات التركيز العالي من الملح والمواد المذابة الأخرى المتبقية بعد تحلية مياه البحر. نظرًا لأن ملوحتها أعلى بكثير من ملوحة مياه البحر الطبيعية، فإن تصريفها المباشر في المحيط سيكون له تأثير خطير على النظام البيئي البحري.
لا يؤدي تصريف المحلول الملحي إلى زيادة ملوحة المياه المستقبلة فحسب، بل قد يحتوي أيضًا على مواد كيميائية ومعادن ثقيلة، مثل عوامل منع الترسب والكلور وغيرها من المواد الكيميائية المضافة المستخدمة في عملية التناضح العكسي. هذه المواد سامة محتملة للكائنات البحرية ويمكن أن تعطل توازن النظام البيئي البحري، مما يؤدي إلى موت أو هجرة الأسماك والكائنات البحرية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن المحلول الملحي عالي الملوحة سيغير كثافة مياه البحر في منطقة التصريف، مما يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ لطبقات المياه، مما يؤثر بشكل أكبر على موطن الكائنات البحرية.
استخدام المواد الكيميائية
في عملية تحلية المياه، عادة ما تكون هناك حاجة إلى عوامل كيميائية مختلفة لمنع تراكم الترسبات على الأنابيب والمعدات. وتشمل هذه العوامل عوامل مضادة للترسب ومبيدات للبكتيريا ومطهرات. وعلى الرغم من أنها تلعب دورًا مهمًا في العملية، إلا أن المواد المتبقية منها قد يكون لها آثار ضارة على البيئة والصحة البشرية بمجرد دخولها إلى البيئة البحرية أو الأرضية.
على سبيل المثال، يستخدم الكلور كمطهر شائع في عملية تحلية المياه لقتل الكائنات الحية الدقيقة في مياه البحر. ومع ذلك، فإن الكلور يولد منتجات ثانوية ضارة مثل ثلاثي كلورو الميثان (THMS) في مياه البحر. هذه المركبات ليست ضارة بالحياة البحرية فحسب، بل قد تدخل أيضًا إلى جسم الإنسان من خلال سلسلة الغذاء. وقد يؤدي التعرض الطويل الأمد إلى زيادة خطر الإصابة بالسرطان.
التأثير طويل المدى على البيئة البحرية
وبالإضافة إلى الانبعاثات المباشرة المذكورة أعلاه على الحياة البحرية، فإن التشغيل الطويل الأمد لمحطات تحلية المياه قد يكون له أيضاً تأثير أوسع على النظام البيئي للبحار القريبة. وبما أن محطات تحلية المياه تقع عادة في المناطق الساحلية، فإن موانئ أخذ عينات المياه وموانئ تصريف مياه الصرف الصحي الخاصة بها غالباً ما تكون موجودة في مناطق قريبة من الشاطئ، والتي غالباً ما تكون موطناً مهماً ومناطق تكاثر للحياة البحرية.
وقد يؤدي استخراج المياه وتصريفها على نطاق واسع على المدى الطويل إلى إحداث تغييرات في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه القريبة من الشاطئ، مما يؤثر بشكل أكبر على موارد مصايد الأسماك المحلية والتنوع البيولوجي. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي تشغيل محطات تحلية المياه أيضًا إلى زيادة التلوث الضوضائي والتلوث الضوئي في المناطق المحيطة، مما يؤدي إلى مزيد من تعطيل أنماط سلوك الحياة البحرية.
المشكلة 2 استهلاك عالي للطاقة
حجم استهلاك الطاقة
من المشاكل الرئيسية الأخرى التي تواجه تحلية مياه البحر استهلاكها العالي للطاقة. سواء من خلال تقنية التناضح العكسي أو تقنية التقطير الحراري، تستهلك عملية التحلية قدرًا كبيرًا من الطاقة. تعتمد تقنية التناضح العكسي على مضخات عالية الضغط لدفع مياه البحر عبر غشاء شبه نافذ لإزالة الملح، في حين تتطلب التقطير الحراري تسخين مياه البحر وتبخيرها ثم تكثيف البخار إلى مياه عذبة. تتطلب كلتا العمليتين مدخلات طاقة هائلة. على سبيل المثال، يبلغ استهلاك الطاقة لنظام تحلية المياه بالتناضح العكسي عادةً ما بين 3-4 كيلووات ساعة لكل متر مكعب من المياه العذبة، في حين يكون استهلاك الطاقة لتقنية التقطير الحراري أعلى، وقد يصل إلى 10-15 كيلووات ساعة لكل متر مكعب. ولأن مياه البحر تحتوي على كمية كبيرة من الملح المذاب والشوائب الأخرى، فمن الصعب تحلية مياه البحر، مما يزيد من استهلاك الطاقة.
● تقنية التناضح العكسي: وهي الطريقة الأكثر شيوعًا لتحلية مياه البحر. ويتلخص جوهرها في استخدام الضغط العالي لضغط مياه البحر من خلال غشاء شبه نافذ لتحقيق تحلية المياه. وللتغلب على الضغط الاسموزي، يحتاج نظام التناضح العكسي عادةً إلى تطبيق ضغط يصل إلى 60-80 بار، مما يعني استهلاكًا كبيرًا للكهرباء. ووفقًا للإحصائيات، تستهلك تحلية المياه بالتناضح العكسي ما معدله 3-4 كيلووات ساعة من الكهرباء لكل متر مكعب من المياه العذبة المنتجة.
● تقنية التقطير الحراري: تشمل التقطير الفوري متعدد المراحل (منظمة أطباء بلا حدود) والتقطير متعدد التأثيرات (ميد). تعمل هذه التقنيات على تبخير مياه البحر عن طريق تسخينها ثم تكثيفها إلى مياه عذبة. يأتي استهلاك الطاقة في عملية التقطير الحراري بشكل أساسي من الطاقة الحرارية. في المتوسط، يستغرق الأمر حوالي 10-15 كيلووات ساعة من الطاقة الحرارية المكافئة للكهرباء لإنتاج متر مكعب واحد من المياه العذبة.
مصادر الطاقة والتأثير البيئي
إن ارتفاع استهلاك الطاقة لا يؤدي إلى زيادة تكاليف تشغيل تحلية المياه فحسب، بل ويفرض أيضًا ضغوطًا إضافية على البيئة. تعتمد معظم محطات تحلية المياه على الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء، ويؤدي احتراق الوقود الأحفوري إلى إطلاق كميات كبيرة من الغازات المسببة للاحتباس الحراري والملوثات مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين. ولا يؤدي انبعاث هذه الغازات إلى تفاقم تغير المناخ العالمي فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تدهور جودة الهواء، مما يؤثر بدوره على صحة الإنسان واستقرار النظام البيئي.
وبالإضافة إلى ذلك، قد تضطر بعض المناطق إلى زيادة قدرة توليد الطاقة لتلبية احتياجات محطات تحلية المياه بسبب عدم كفاية إمدادات الطاقة، مما يؤدي إلى تفاقم التوتر على موارد الطاقة والتلوث البيئي.
قيود الطاقة المتجددة
ورغم أن بعض محطات تحلية المياه بدأت في استكشاف استخدام الطاقة المتجددة (مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) للحد من استهلاك الطاقة والتأثير البيئي، فإن تطبيق الطاقة المتجددة لا يزال محدودا بسبب القيود التقنية والاقتصادية. فعلى سبيل المثال، تقتصر كفاءة أنظمة تحلية المياه بالطاقة الشمسية على الظروف المناخية والموقع الجغرافي، في حين يتطلب استخدام طاقة الرياح استثمارا واسع النطاق في البنية الأساسية. وتحد هذه العوامل من انتشار استخدام الطاقة المتجددة في مجال تحلية المياه.
السؤال 3 التكلفة الاقتصادية
الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل
إن التكلفة الاقتصادية لتحلية المياه تشكل عاملاً مهماً يحد من انتشار استخدامها على نطاق واسع. فبناء محطة تحلية المياه يتطلب استثمارات أولية ضخمة، بما في ذلك الاستحواذ على الأراضي، وشراء المعدات، وبناء خطوط الأنابيب، وبناء البنية الأساسية ذات الصلة. وتتراوح هذه الاستثمارات الأولية عادة بين مئات الملايين إلى مليارات الدولارات، وذلك حسب حجم المحطة والتكنولوجيا المختارة.
بالإضافة إلى الاستثمار الأولي المرتفع، فإن تكاليف التشغيل اليوميةتحلية المياهكما أن تكاليف التشغيل مرتفعة للغاية. وتشمل تكاليف التشغيل تكاليف الطاقة، وتكاليف شراء المواد الكيميائية، وتكاليف صيانة المعدات، وتكاليف الموارد البشرية. ونظرًا لأن تحلية المياه تعتمد بشكل كبير على المعدات والتكنولوجيا، فإن أي فشل في المعدات أو ترقية التكنولوجيا قد يؤدي إلى تكاليف تشغيل إضافية.
أسعار المياه والجدوى الاقتصادية
وسوف تنعكس التكلفة العالية لتحلية المياه في نهاية المطاف على أسعار المياه. فمقارنة بإمدادات المياه السطحية أو الجوفية التقليدية، فإن تكلفة المياه المحلاة أعلى كثيراً، وقد تكون باهظة الثمن بالنسبة لبعض المناطق المحرومة اقتصادياً. فعلى سبيل المثال، قد تصل تكلفة المياه المحلاة في بعض بلدان الشرق الأوسط إلى 1-2 دولار أميركي للمتر المكعب، وهو ما قد يكون من الصعب الترويج له في البلدان النامية.
بالإضافة إلى ذلك، تتأثر الجدوى الاقتصادية لمشاريع تحلية المياه أيضًا بالعديد من العوامل، بما في ذلك أسعار الطاقة وتكاليف المواد الكيميائية وتكاليف العمالة وتغيرات الطلب في السوق. وقد تؤثر التقلبات في أي من هذه العوامل على ربحية مشاريع تحلية المياه وبالتالي استدامتها على المدى الطويل.
التمويل وتخصيص الموارد
إن كيفية تخصيص الأموال والموارد بشكل معقول عندما تكون الأموال والموارد محدودة تشكل أيضاً قضية شائكة. ورغم أن تحلية المياه يمكن أن تحل مشكلة نقص المياه، فإن تكلفتها المرتفعة ومتطلبات استهلاكها للطاقة قد تؤثر على تخصيص الأموال والموارد لمشاريع البنية الأساسية المهمة الأخرى. على سبيل المثال، قد تحتاج الحكومة إلى إجراء مقايضات بين مشاريع إمدادات المياه والخدمات العامة الأخرى (مثل التعليم والرعاية الصحية)، وهو ما قد يتسبب في نزاعات اجتماعية وسياسية.