الصور التي تم تنزيلها من موقع المكتب الصحفي لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا متاحة للمنظمات غير الربحية ووسائل الإعلام والجمهور بموجب ترخيص Creative Commons Attribution NonCommercial No مشتقات.لا يجوز لك تعديل الصور المقدمة إلا إذا تم اقتصاصها بالحجم الصحيح.يجب استخدام الرصيد عند تشغيل الصور؛إذا لم تكن مدرجة أدناه، قم بربط الصورة بـ "MIT".
طور باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا جهازًا محمولًا لتحلية المياه يقل وزنه عن 10 كجم، يزيل الجزيئات والملح لإنتاج مياه الشرب.
يستخدم الجهاز الذي بحجم حقيبة السفر طاقة أقل من شاحن الهاتف، ويمكن أيضًا تشغيله بواسطة لوحة شمسية صغيرة محمولة يمكن شراؤها عبر الإنترنت مقابل حوالي 50 دولارًا.وينتج تلقائيًا مياه صالحة للشرب تفوق معايير منظمة الصحة العالمية.يتم تعبئة هذه التكنولوجيا في جهاز سهل الاستخدام يعمل فيبكبسة زر.
على عكس أجهزة صنع المياه المحمولة الأخرى التي تتطلب مرور الماء عبر مرشح، يستخدم هذا الجهاز الكهرباء لإزالة الجزيئات من مياه الشرب.لا يلزم استبدال الفلتر، مما يقلل بشكل كبير من الحاجة إلى الصيانة على المدى الطويل.
وقد يسمح ذلك بنشر الوحدة في المناطق النائية ذات الموارد المحدودة للغاية، مثل المجتمعات الموجودة في الجزر الصغيرة أو على متن سفن الشحن البحرية.ويمكن استخدامه أيضًا لمساعدة اللاجئين الفارين من الكوارث الطبيعية أو الجنود المشاركين في عمليات عسكرية طويلة الأمد.
"هذا حقًا تتويج لرحلة مدتها 10 سنوات بالنسبة لي ولفريقي.على مر السنين، عملنا على الفيزياء وراء عمليات تحلية المياه المختلفة، ولكننا وضعنا كل هذه التطورات في صندوق، وقمنا ببناء نظام وتنفيذه في المحيط.وقال المؤلف الرئيسي جونجيون هان، أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر والهندسة الحيوية وعضو في مختبر أبحاث الإلكترونيات (RLE): "لقد كانت تجربة مجزية ومفيدة للغاية بالنسبة لي".
انضم إلى خان المؤلف الأول جونجيو يون، زميل RLE، وهيوكجين جيه كوون، زميل ما بعد الدكتوراه السابق، وسونجكو كانج، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة نورث إيسترن، وقيادة تطوير القدرات القتالية بالجيش الأمريكي (DEVCOM) إريك براك.ونشرت الدراسة على الإنترنت في مجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية.
وأوضح يون أن محطات تحلية المياه المحمولة التجارية تتطلب عادةً مضخات عالية الضغط لدفع المياه عبر المرشحات، والتي يصعب تصغيرها دون المساس بكفاءة الطاقة في الوحدة.
وبدلاً من ذلك، يعتمد أجهزتهم على تقنية تسمى استقطاب تركيز الأيونات (ICP)، والتي كانت مجموعة خان رائدة فيها منذ أكثر من 10 سنوات.بدلاً من تصفية المياه، تطبق عملية ICP مجالًا كهربائيًا على غشاء يقع أعلى وأسفل الممر المائي.عندما تمر جزيئات مشحونة إيجابيا أو سلبيا، بما في ذلك جزيئات الملح والبكتيريا والفيروسات، عبر الغشاء، يتم صدها منه.يتم توجيه الجسيمات المشحونة إلى تيار ثانٍ من الماء، والذي يتم إخراجه في النهاية.
تعمل هذه العملية على إزالة المواد الصلبة الذائبة والعالقة، مما يسمح للمياه النظيفة بالمرور عبر القنوات.ولأنه لا يتطلب سوى مضخة ضغط منخفض، فإن ICP يستخدم طاقة أقل من التقنيات الأخرى.
لكن برنامج المقارنات الدولية لا يزيل دائمًا كل الملح العائم في منتصف القناة.لذلك نفذ الباحثون عملية ثانية تسمى التحليل الكهربائي لإزالة أيونات الملح المتبقية.
استخدم يون وكانغ التعلم الآلي للعثور على المزيج المثالي من وحدات برنامج المقارنات الدولية والتحليل الكهربائي.يتكون الإعداد الأمثل من عملية ICP على مرحلتين حيث يمر الماء عبر ست وحدات في المرحلة الأولى، ثم من خلال ثلاث وحدات في المرحلة الثانية، تليها عملية التحليل الكهربائي.وهذا يقلل من استهلاك الطاقة أثناء إجراء عملية التنظيف الذاتي.
وأوضح يون: "على الرغم من أنه يمكن التقاط بعض الجسيمات المشحونة بواسطة غشاء التبادل الأيوني، إلا أنه إذا تم احتجازها، فيمكننا بسهولة إزالة الجسيمات المشحونة ببساطة عن طريق تغيير قطبية المجال الكهربائي".
لقد قاموا بتقليص وتخزين وحدات برنامج المقارنات الدولية والتحليل الكهربائي لتحسين كفاءتها في استخدام الطاقة والسماح لها بالتركيب في الوحدات المحمولة.طور باحثون جهازا لغير المتخصصين لبدء عملية التحلية والتنظيف الآلي بجهاز واحد فقطزر.وبمجرد انخفاض الملوحة وعدد الجسيمات إلى ما دون حدود معينة، يقوم الجهاز بإعلام المستخدمين بأن المياه جاهزة للشرب.
أنشأ الباحثون أيضًا تطبيقًا للهواتف الذكية يتحكم لاسلكيًا في الجهاز ويبلغ البيانات في الوقت الفعلي عن استهلاك الطاقة وملوحة المياه.
وبعد إجراء تجارب معملية على مياه بدرجات متفاوتة من الملوحة والعكارة (العكارة)، تم اختبار الجهاز ميدانيًا على شاطئ كارسون في بوسطن.
وضع يون وكوون الصندوق على الضفة وأسقطا وحدة التغذية في الماء.وبعد حوالي نصف ساعة، قام الجهاز بملء كوب بلاستيكي بمياه الشرب النظيفة.
"لقد كان من المثير والمدهش للغاية أن يكون ناجحًا حتى عند الإطلاق الأول.قال خان: "لكنني أعتقد أن السبب الرئيسي لنجاحنا هو تراكم كل هذه التحسينات الصغيرة التي قمنا بها على طول الطريق".
وتتجاوز المياه الناتجة معايير الجودة لمنظمة الصحة العالمية، كما أن التركيب يقلل من كمية المواد الصلبة العالقة بما لا يقل عن 10 مرات.وينتج نموذجهم الأولي مياه الشرب بمعدل 0.3 لتر في الساعة ويستهلك 20 وات/ساعة فقط لكل لتر.
ووفقا لخان، فإن أحد أكبر التحديات في تطوير نظام محمول هو إنشاء جهاز بديهي يمكن لأي شخص استخدامه.
ويأمل يون في تسويق هذه التكنولوجيا من خلال شركة ناشئة يخطط لإطلاقها لجعل الجهاز أكثر سهولة في الاستخدام وتحسين كفاءة الطاقة والأداء.
وفي المختبر، يريد خان تطبيق الدروس التي تعلمها على مدى العقد الماضي على قضايا جودة المياه بما يتجاوز تحلية المياه، مثل الكشف السريع عن الملوثات في مياه الشرب.
وقال: "إنه بالتأكيد مشروع مثير وأنا فخور بالتقدم الذي أحرزناه حتى الآن، ولكن لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به".
على سبيل المثال، في حين أن "تطوير الأنظمة المحمولة باستخدام عمليات الأغشية الكهربائية يعد وسيلة أصلية ومثيرة للاهتمام لتحلية المياه على نطاق صغير خارج الشبكة"، فإن آثار التلوث، خاصة إذا كانت المياه ذات عكارة عالية، يمكن أن تزيد بشكل كبير من متطلبات الصيانة وتكاليف الطاقة ويشير نضال هلال، البروفيسور المهندس ومدير مركز أبوظبي لأبحاث المياه بجامعة نيويورك، والذي لم يشارك في الدراسة.
وأضاف: "هناك قيود أخرى وهي استخدام المواد باهظة الثمن"."سيكون من المثير للاهتمام رؤية أنظمة مماثلة تستخدم مواد غير مكلفة."
تم تمويل الدراسة جزئيًا من قبل مركز DEVCOM Soldier، ومختبر عبد اللطيف جميل لأنظمة المياه والغذاء (J-WAFS)، وبرنامج زمالة ما بعد الدكتوراه بجامعة نورث إيسترن في الذكاء الاصطناعي التجريبي، ومعهد رو للذكاء الاصطناعي.
قام الباحثون في مختبر أبحاث الإلكترونيات التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير صانع مياه محمول يمكنه تحويل مياه البحر إلى مياه شرب آمنة، وفقًا لما ذكره إيان ماونت من مجلة فورتشن.يكتب ماونت أن عالم الأبحاث جونجيون خان وطالب الدراسات العليا بروس كروفورد أسسا شركة Nona Technologies لتسويق المنتج.
طوّر باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا "جهاز تحلية مياه عائمًا يتكون من طبقات متعددة من المبخرات التي تستعيد الحرارة من تكثيف بخار الماء، مما يزيد من كفاءتها الإجمالية"، حسبما أفاد نيل نيل لويس من شبكة CNN.وكتب لويس: "يقترح الباحثون أنه يمكن تشكيلها كلوحة عائمة في البحر، لتوصيل المياه العذبة إلى الشاطئ، أو يمكن تصميمها لخدمة أسرة واحدة باستخدامها في خزان مياه البحر".
قام باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير جهاز محمول لتحلية المياه بحجم حقيبة يمكنه تحويل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب في محطة تحلية المياهبكبسة زر، تقارير إليسافيتا إم براندون من شركة Fast Company.وكتب براندون أن الجهاز يمكن أن يكون "أداة أساسية للأشخاص في الجزر النائية، وسفن الشحن البحرية، وحتى مخيمات اللاجئين القريبة من المياه".
كتبت مراسلة Motherboard أودري كارلتون أن باحثي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا قد طوروا "جهاز تحلية مياه محمول بدون مرشح يستخدم المجالات الكهربائية المولدة بالطاقة الشمسية لتشتيت الجسيمات المشحونة مثل الملح والبكتيريا والفيروسات."الندرة مشكلة متنامية للجميع بسبب ارتفاع منسوب مياه البحر.لا نريد مستقبلاً قاتماً، ولكننا نريد مساعدة الناس على الاستعداد له”.
يمكن لجهاز تحلية المياه المحمول الجديد الذي يعمل بالطاقة الشمسية والذي طوره باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إنتاج مياه الشرب في محطة تحلية المياهلمسة زر واحدة، بحسب توني هو تران من ديلي بيست.وكتب تران: "لا يعتمد الجهاز على أي مرشحات مثل صانعات المياه التقليدية"."بدلاً من ذلك، يقوم بصعق الماء لإزالة المعادن، مثل جزيئات الملح، من الماء."