الطاقة الزرقاء.. حل واعد لمواجهة تحديات تغير المناخ

تعد الطاقة التناضحية -أو ما تعرف بـ"الطاقة الزرقاء"- من أشكال الطاقة المتجددة الأقل شهرة، لكنها لديها إمكانات واعدة في مواجهة تحديات تغير المناخ.
تنشأ هذه الطاقة من التدرج الطبيعي في الملوحة بين المياه العذبة والمالحة، حيث ينتقل الماء من منطقة ذات تركيز منخفض من المواد المذابة (المياه العذبة) إلى منطقة ذات تركيز أعلى (المياه المالحة) عبر غشاء شبه نافذ.
وتولد هذه الظاهرة، التي تحدث عند التقاء الأنهار والمحيطات، حركة للأيونات والماء، مما ينتج عنه فرق في الضغط يمكن تحويله إلى كهرباء.
تحديات التقنية
ورغم أن فكرة الطاقة التناضحية ظهرت لأول مرة في السبعينات، فإن تطبيقها الفعلي ظل يواجه عديدا من العقبات، مثل كفاءة الأغشية المستخدمة في تبادل الأيونات.
لكن في السنوات الأخيرة، طرأت تقدمات مهمة، وجاء أبرزها من شركة "سويتش إنرجي" الفرنسية، التي طورت تقنية جديدة تُعرف بالانتشار الأيوني النانوي التناضحي (INOD)، باستخدام أغشية حيوية عالية الكفاءة.
تصنع هذه الأغشية باستخدام تقنية الأنابيب النانوية المتقدمة، مما يتيح حركة أيونات فائقة ويؤدي إلى تحسين الأداء التناضحي بشكل كبير.
تحوُّل بقطاع الطاقة
تتمثل إحدى المزايا الكبرى لهذه التقنية في كفاءتها العالية، إذ يمكن للأغشية الجديدة إنتاج ما يصل إلى 25 واط لكل متر مربع مقارنة بإنتاج واط واحد لكل متر مربع كانت تحققه التقنيات السابقة.
إعلان
ولا يقتصر هذا التحسن على الأداء فحسب، بل يشمل أيضا خفض التكلفة بفضل استخدام مواد بيولوجية متوفرة بسهولة، مما يجعل الطاقة الزرقاء أكثر تنافسية اقتصاديا مع المصادر الأخرى للطاقة المتجددة.
ونهاية العام الماضي، بدأ تشغيل محطة تجريبية تابعة لشركة "سويتش إنرجي"، وتقع عند ملتقى نهر الرون والبحر الأبيض المتوسط.
ومع قدرة أولية على إنتاج كمية صغيرة من الطاقة، يهدف المشروع إلى زيادة الإنتاج تدريجيا ليصل إلى 500 ميغاواط في المستقبل، وهو ما يكفي لتوفير الطاقة لنحو 1.5 مليون منزل.
مستقبل واعد
من أبرز ميزات "الطاقة الزرقاء" أنها لا تتأثر بالظروف الجوية، بعكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح التي تعتمد على الأحوال الجوية المتقلبة. إذ يعتمد توليد الطاقة التناضحية على التدفق المستمر للمياه العذبة إلى البحار المالحة، مما يوفر مصدرا مستقرا وموثوقا للطاقة.
إضافة إلى كونها طاقة نظيفة لا تُنتج انبعاثات كربونية، تتميز هذه التقنية بتأثير بيئي منخفض، إذ تُعاد المياه إلى بيئتها الأصلية بشكل شبه كامل بعد العملية التناضحية.
وتتمتع الطاقة الزرقاء بإمكانات عالمية هائلة، ويُقدر أنها قد تساهم في تلبية ما يصل إلى 15% من الطلب العالمي على الكهرباء إذا تم استغلالها على نطاق واسع.
وفي مناطق مثل غرينلاند، حيث يتسبب ذوبان الأنهار الجليدية في تغيرات مناخية كبيرة، يمكن للتدفق المتزايد للمياه العذبة أن يساهم في زيادة إنتاج الطاقة التناضحية، مما يساهم في معالجة مشاكل تغير المناخ.
إلى جانب هذه الفوائد البيئية، يمكن دمج هذه التقنية في البنى التحتية الحالية للطاقة، مما يساهم في خلق بيئة طاقة أكثر تنوعا ومرونة. في حال نجاحها، قد تمثل الطاقة التناضحية خطوة كبيرة نحو مستقبل أكثر استدامة في مجال الطاقة، مع تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري ومكافحة تغير المناخ.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الجزيرة

٢٩-٠٤-٢٠٢٥

• الجزيرة

الطاقة الزرقاء.. حل واعد لمواجهة تحديات تغير المناخ

تعد الطاقة التناضحية -أو ما تعرف بـ"الطاقة الزرقاء"- من أشكال الطاقة المتجددة الأقل شهرة، لكنها لديها إمكانات واعدة في مواجهة تحديات تغير المناخ. تنشأ هذه الطاقة من التدرج الطبيعي في الملوحة بين المياه العذبة والمالحة، حيث ينتقل الماء من منطقة ذات تركيز منخفض من المواد المذابة (المياه العذبة) إلى منطقة ذات تركيز أعلى (المياه المالحة) عبر غشاء شبه نافذ. وتولد هذه الظاهرة، التي تحدث عند التقاء الأنهار والمحيطات، حركة للأيونات والماء، مما ينتج عنه فرق في الضغط يمكن تحويله إلى كهرباء. تحديات التقنية ورغم أن فكرة الطاقة التناضحية ظهرت لأول مرة في السبعينات، فإن تطبيقها الفعلي ظل يواجه عديدا من العقبات، مثل كفاءة الأغشية المستخدمة في تبادل الأيونات. لكن في السنوات الأخيرة، طرأت تقدمات مهمة، وجاء أبرزها من شركة "سويتش إنرجي" الفرنسية، التي طورت تقنية جديدة تُعرف بالانتشار الأيوني النانوي التناضحي (INOD)، باستخدام أغشية حيوية عالية الكفاءة. تصنع هذه الأغشية باستخدام تقنية الأنابيب النانوية المتقدمة، مما يتيح حركة أيونات فائقة ويؤدي إلى تحسين الأداء التناضحي بشكل كبير. تحوُّل بقطاع الطاقة تتمثل إحدى المزايا الكبرى لهذه التقنية في كفاءتها العالية، إذ يمكن للأغشية الجديدة إنتاج ما يصل إلى 25 واط لكل متر مربع مقارنة بإنتاج واط واحد لكل متر مربع كانت تحققه التقنيات السابقة. إعلان ولا يقتصر هذا التحسن على الأداء فحسب، بل يشمل أيضا خفض التكلفة بفضل استخدام مواد بيولوجية متوفرة بسهولة، مما يجعل الطاقة الزرقاء أكثر تنافسية اقتصاديا مع المصادر الأخرى للطاقة المتجددة. ونهاية العام الماضي، بدأ تشغيل محطة تجريبية تابعة لشركة "سويتش إنرجي"، وتقع عند ملتقى نهر الرون والبحر الأبيض المتوسط. ومع قدرة أولية على إنتاج كمية صغيرة من الطاقة، يهدف المشروع إلى زيادة الإنتاج تدريجيا ليصل إلى 500 ميغاواط في المستقبل، وهو ما يكفي لتوفير الطاقة لنحو 1.5 مليون منزل. مستقبل واعد من أبرز ميزات "الطاقة الزرقاء" أنها لا تتأثر بالظروف الجوية، بعكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح التي تعتمد على الأحوال الجوية المتقلبة. إذ يعتمد توليد الطاقة التناضحية على التدفق المستمر للمياه العذبة إلى البحار المالحة، مما يوفر مصدرا مستقرا وموثوقا للطاقة. إضافة إلى كونها طاقة نظيفة لا تُنتج انبعاثات كربونية، تتميز هذه التقنية بتأثير بيئي منخفض، إذ تُعاد المياه إلى بيئتها الأصلية بشكل شبه كامل بعد العملية التناضحية. وتتمتع الطاقة الزرقاء بإمكانات عالمية هائلة، ويُقدر أنها قد تساهم في تلبية ما يصل إلى 15% من الطلب العالمي على الكهرباء إذا تم استغلالها على نطاق واسع. وفي مناطق مثل غرينلاند، حيث يتسبب ذوبان الأنهار الجليدية في تغيرات مناخية كبيرة، يمكن للتدفق المتزايد للمياه العذبة أن يساهم في زيادة إنتاج الطاقة التناضحية، مما يساهم في معالجة مشاكل تغير المناخ. إلى جانب هذه الفوائد البيئية، يمكن دمج هذه التقنية في البنى التحتية الحالية للطاقة، مما يساهم في خلق بيئة طاقة أكثر تنوعا ومرونة. في حال نجاحها، قد تمثل الطاقة التناضحية خطوة كبيرة نحو مستقبل أكثر استدامة في مجال الطاقة، مع تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري ومكافحة تغير المناخ.

الجزيرة

٣١-٠٣-٢٠٢٥

• الجزيرة

السعودية تحقق طفرة في صناعة بطاريات الليثيوم باستخدام "نايلون الملابس"

نجح فريق بحثي من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية السعودية في الكشف عن طريقة جديدة لتعزيز أداء بطاريات الليثيوم باستخدام مادة غير متوقعة وهي النايلون. وتشير الدراسة ، التي نشرها الفريق في دورية "إيه سي إس إنيرجي ليترز"، إلى أن هذا التطور قد يساعد في جعل البطاريات أكثر كفاءة وأمانا، فضلا عن خفض تكلفتها. ويعلّق أحمد قاسم، الباحث في قسم الكيمياء بجامعة فيرجينيا كومنولث الأميركية، والذي لم يكن مشاركا في الدراسة، في تصريحات حصرية للجزيرة نت قائلا "يُذكرنا هذا الاكتشاف بأن أكثر المواد ثورية قد تكون موجودة بيننا بالفعل، وما علينا سوى إيجاد طرق جديدة لإطلاق العنان لإمكاناتها وامتلاك رؤية علمية صحيحة لتحويل المواد اليومية إلى عجائب تكنولوجية للمستقبل". تحدي بطاريات الليثيوم البطاريات اختراع بسيط مبني على حركة الإلكترونات بين قطبين بينهما محلول، وفي بطاريات الليثيوم المعدنية، يكون الأنود (أحد القطبين) مصنوعا من الليثيوم المعدني، بينما يتكون الكاثود (القطب الآخر) من مواد غنية بالنيكل أو الكوبالت، ويعمل الإلكتروليت (المحلول بين القطبين)، وهو محلول كيميائي يحتوي على أيونات الليثيوم، كوسيط يساعد في نقل الأيونات بين الأنود والكاثود أثناء عمليات الشحن والتفريغ. عند شحن البطارية، تتحرك أيونات الليثيوم من الكاثود إلى الأنود، حيث تُخزّن الطاقة، وعند الاستخدام، تتحرك الأيونات في الاتجاه المعاكس، حيث يُنتج تيار كهربائي يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة. وتعد بطاريات الليثيوم المعدنية خيارا واعدا لتخزين الطاقة، نظرا لسعتها العالية مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية الموجودة في أغلب أجهزتنا الحديثة، مثل الحواسيب المحمولة والهواتف الذكية، لكن تكمن مشكلتها الرئيسية في تدهور أدائها السريع بسبب تكون تراكمات معدنية غير متجانسة داخلها. يقول قاسم "لكي تعمل السيارات الكهربائية لأطول فترة ممكنة بين عمليات الشحن، يجب أن تكون بطارياتها قوية. أحد الخيارات هو بطاريات الليثيوم المعدنية التي تحتوي على أنود مصنوع من الليثيوم، مما يمنحها سعة تخزين أكبر". ويضيف "لكن المشكلة تكمن في أن أيونات الليثيوم أثناء الشحن والتفريغ قد لا تعود إلى الأنود بشكل متساوٍ، ما يؤدي إلى تشكيل تغصنات صغيرة من الليثيوم غير النشط، وهي غابة خفية من الشجيرات المعدنية التي قد تعطل البطارية أو تسبب الحرائق. وتشكّل هذه الشجيرات مشكلة خاصة في البطاريات عالية الطاقة، والتي تَعِد بعمر أطول وشحن أسرع، لكنها أكثر عرضة لتكوين الشجيرات". النايلون يصنع العجائب وأظهرت الدراسة الجديدة أن إضافة النايلون، وهو عبارة عن مادة شائعة الاستخدام في صناعة الملابس، إلى المحلول السائل داخل البطارية يؤدي إلى تكوين طبقة واقية غنية بمركب نيتريد الليثيوم، مما يعزز استقرار البطارية ويقلل نمو التغصنات المسببة للتدهور. ويضيف قاسم "عادة ما تمنع المذيبات القوية أيونات الليثيوم من التفاعل مع جزيئات النايلون. لكن فريق الدراسة وجد أن تعديل تركيب المحاليل يمكن أن يذيب النايلون في محاليل الليثيوم دون الحاجة إلى مواد كيميائية قاسية، مما يسمح له بالتفاعل بفعالية أكبر داخل البطارية". وبعد استخدام النايلون، أظهرت البطارية المُعدَّلة احتفاظا بالسعة بنسبة تزيد عن 78% حتى بعد 300 دورة شحن، مقارنة بالبطاريات التقليدية التي فقدت سعتها بسرعة بعد حوالي 150 دورة شحن. كما أن توصيل أيونات الليثيوم داخل الإلكتروليت المُعدّل شهد زيادة بنسبة 53%، ما يعني أن هذه التقنية قد تؤدي إلى بطاريات تدوم لفترات أطول وتُشحن بشكل أسرع. وصفة متكاملة يوضح قاسم "تحد تكاليف إنتاج بطاريات الليثيوم المعدني المرتفعة ومخاوف السلامة من انتشار استخدامها على نطاق واسع، لكن هذا الاختراق باستخدام النايلون قد يعالج هذه القيود، مما يجعلها أكثر أمانا وبأسعار معقولة". علاوة على ذلك، يمكن لهذه الطريقة أن تُحدِث ثورة في إعادة تدوير البوليمرات، حيث يمكن أن تُستخدم في تحليل المواد عالية الجودة واستعادتها من النفايات، مما يُقلل التأثير البيئي لصناعة البطاريات. في حين لا يزال هناك الكثير من الأبحاث المطلوبة قبل أن تصبح هذه التقنية جاهزة للاستخدام التجاري، إلا أن النتائج الحالية تبشّر بإمكانية دمج البوليمرات الشائعة مثل النايلون في تطبيقات تخزين الطاقة المتقدمة. ويختتم قاسم "هذا الاكتشاف يُظهر أن المواد اليومية التي كنا نعتبرها محدودة الاستخدام قد تمتلك إمكانات غير مستغلة. فالنظر إلى النايلون من منظور جديد قد يكون المفتاح لجيل جديد من البطاريات ذات الأداء الفائق". من الواضح أن مستقبل تخزين الطاقة قد يكون أقرب مما نعتقد، وربما يكون مخبأ بالفعل في خزائن ملابسنا.

الجزيرة

٢٠-١١-٢٠٢٤

• الجزيرة

جهاز ورقي قابل للارتداء يولد الكهرباء من رطوبة الهواء

في خطوة علمية للتعامل مع أزمة الطاقة العالمية، أعلن فريق من الباحثين في جامعة بينغهامتون بولاية نيويورك عن تطوير جهاز ورقي قابل للارتداء يولد الكهرباء من رطوبة الهواء، في دراسة حديثة منشورة بدورية نانوميكرو سمول. هذا الابتكار يمكن أن يغير مستقبل الطاقة في الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء، خاصة في تطبيقات الرعاية الصحية. وبحسب الفريق، ستستخدم الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء تقنيات حصاد الطاقة في المستقبل، ولكن في الوقت الحالي فإن تلك التقنيات ما زالت تجريبية وغير فعالة. وما دفع الباحثين إلى الاهتمام بتلك النقطة هو أن الرطوبة في الهواء موجودة حولنا في كل مكان، لذا فإن حصاد الطاقة من الرطوبة أمر سهل للغاية وسيتيح استخدام الطاقة في أي مكان تقريبًا. حل ورقي لطاقة مستدامة يعتمد الجهاز، المسمى مولد الكهرباء الرطوبي، على تقنية مبتكرة تستخدم الأبواغ البكتيرية لتوليد الطاقة. تكسر الأبواغ البكتيرية جزيئات الماء إلى أيونات موجبة وسالبة، وتمتص الشعيرات الدموية في الورق البكتيريا، فتخلق تدرجًا من الأيونات، ويؤدي هذا الخلل إلى شحنة كهربائية. تشرح الباحثة يانغ ليكسي جاو، طالبة الدكتوراه ومديرة المعمل والباحثة في البطاريات الحيوية القابلة للارتداء والمؤلف الرئيسي في الدراسة، آلية عمل الجهاز في تصريح للجزيرة نت فتقول "إذا تخيلت الجهاز أنه لاقط لأيونات الهيدروجين، فمع انتقال الأيونات عبر ألياف الورق، يمكن لعدد أقل وأقل من الأيونات المرور عبر الشعيرات الضيقة. وقد يؤدي هذا إلى وجود 7 أيونات في الأعلى، وواحد فقط في الأسفل. تخيل الآن أن كل أيون يمكن أن يمنحك فولتا واحدا، ومن ثم يكون لديك 7 فولتات في اتجاه مقابل فولت فقط في الاتجاه الآخر، وذلك يعني أن لديك الآن فرق جهد في الجهاز، فيمكنك توليد الطاقة". البكتيريا في الجهاز لها دور حيوي بادئ للعملية عبر تحويل جزيئات الماء الموجودة في الهواء إلى أيونات ذات شحنات موجبة وسالبة. تقول جاو "تمتلك البكتيريا العصوية الرقيقة ذات السلالة 168 القدرة على تكوين الأبواغ الداخلية وتحمّل البيئات القاسية للحفاظ على نفسها لفترة طويلة جدًا. وحتى بعد إعادتها من الحياة، تحتفظ الخلايا البكتيرية بقدرتها على توليد الطاقة، وقد أثبتت العديد من الأبحاث هذه النقطة كما في أوراقنا المنشورة سابقًا. وبهذه الطريقة، يمكننا تخزينها (الطاقة في البكتيريا) مدة أطول، كما ستعمل بشكل سليم أيضًا (بمجرد توافر الظروف المناسبة مرة أخرى)". تطبيقات متعددة لمولد الطاقة الرطوبي ليس الجهاز مجرد مولد للطاقة فحسب، وتوضح جاو "نظرًا لأن الجهاز قادر على توليد الطاقة بسبب تغيير مستويات الرطوبة، فيمكن استخدامه في الواقع كمستشعر للرطوبة، كما يمكن استخدامه كمستشعر للتنفس؛ فعندما تشهق وتزفر يتغير مستوى الرطوبة حول فمك وأنفك أيضًا. ويمكن للجهاز مراقبة وتيرة التنفس وإيجاد الرابط بين ذلك ومستوى القلق أو بعض أمراض الجهاز التنفسي". ورغم الإمكانات الواعدة، تواجه التقنية بعض التحديات، إذ تستغرق زراعة الأغشية الحيوية البكتيرية 3 أيام، وذلك يعوق الإنتاج الضخم حاليا. وتشير جاو إلى ذلك قائلة "في هذه المرحلة من البحث، لا يزال الإنتاج الضخم يشكل تحديًا. ومع ذلك، نعتقد أن هناك كثيرا من الإمكانات في التطبيقات في العالم الحقيقي، لأن سلالات البكتيريا العصوية يمكن العثور عليها بشكل طبيعي في التربة والأمعاء البشرية، ولذلك لن تشكل أي خطر محتمل على أجسام البشر". وتضيف جاو في تصريحها للجزيرة نت "على ما يبدو، فإن أحد عيوب جهازنا هو أن خروج الطاقة لا يزال بعيدا عن المثالية، لذلك نقوم بإدراج العديد من التطورات لتحسين هذه النقطة، من أجل جعله مصدر طاقة أو جهاز استشعار حيويا أكثر وظيفية". الميزة الأبرز للجهاز هي مادته الورقية التي تجعله مرنًا ومنخفض التكلفة وصديقًا للبيئة، تقول جاو "لا يوجد حد للورق من حيث الحجم، وهنا يكمن جمال ورقية الجهاز، إذ يمكنك اللعب به وتشكيله بالطريقة التي ترغبها وتحقق أداء رائعًا. ومع ذلك، نستهدف في الواقع الأجهزة ذات الاستخدام مرة واحدة اعتمادًا على الركيزة الورقية بدلا من الأجهزة القابلة لإعادة الاستخدام. ولأن الورق منخفض التكلفة ويسهل الحصول عليه، فإننا نتصور أن الأمر سيصبح أكثر منطقية". إن مولد الكهرباء الرطوبي يمثل نقلة نوعية في مجال الطاقة المستدامة للأجهزة القابلة للارتداء. ورغم وجود تحديات، فإن الابتكار يحمل وعدًا كبيرًا بتوفير حلول عملية وبيئية لأجهزة الاستشعار والطاقة المنخفضة. ويعد هذا العمل خطوة جديدة نحو مستقبل مستدام يعتمد على تحويل الموارد الطبيعية إلى طاقة نظيفة ومتاحة للجميع.