10 - لقد اعتُبِر الإمداد بمياه الشرب النظيفة دائماً حقاً أساسياً من حقوق الإنسان في العديد من المناطق، ولكن الحالة في كثير من أنحاء العالم مختلفة جداً. العالم الثالث يكافح من أجل مياه الشرب النظيفة. ويمكن لنوع جديد من أنظمة الصرف الصحي المصنوعة من الألومنيوم بالليزر أن يساعد البلدان النامية على توفير المياه النظيفة وإنقاذ الأرواح.
ويعتقد فريق بحثي بقيادة سوبهاش سينغ من معهد البصريات في جامعة روتشستر في نيويورك أن الصرف الصحي للمياه القائم على الطاقة الشمسية قد يكون المفتاح لتوفير المياه النظيفة المستدامة لسكان العالم الذين يتزايد عددهم بسرعة. ونشرت نتائج البحث في مجلة "الطبيعة المستدامة".
هناك العديد من الأنظمة في السوق التي تستخدم أشعة الشمس لتنقية المياه. ولكن هذه الأنظمة لها عيوب واضحة: قضايا قابلية التوسع. قد لا يكون النظام الذي يمكنه تطهير مجموعة صغيرة من الناس أو الأسرة له فائدة كبيرة لبلدة أو قرية بأكملها. وإلى جانب التكلفة المرتفعة لنظام تطهير المياه، لا يستطيع شخص من كل 9 أشخاص (حوالي 785 مليون نسمة) الحصول على المياه النظيفة. ففي كل عام يموت مليون شخص في جميع أنحاء العالم بسبب نقص المياه النظيفة.
واكتشف فريق البحث عدة مشاكل في نظام الصرف الصحي الحالي للمياه، ولا سيما مشكلة تبخر الواجهة الشمسية. مشكلة أخرى هي تأثير الحجب الذي يقلل بشدة من كفاءة المعدات. وبالإضافة إلى ذلك، هناك مشكلة هامة جدا: أجهزة تنقية الطاقة الشمسية الحالية لا يمكن إلا القضاء على التلوث البيولوجي. وهناك أيضاً عدد كبير من الملوثات الأخرى، ولا سيما المعادن الثقيلة، التي لم تعالج.
يوصي الفريق باستخدام سطح مع امتصاص الماء الفائق وامتصاص الضوء الفائق لتطهير المياه بالطاقة الشمسية. هذا السطح مع امتصاص الماء السوبر وامتصاص الضوء السوبر يتكون من الألومنيوم، والتي هي سهلة للحصول على ومنخفضة التكلفة.
ومع ذلك، لا يملك الألومنيوم غير المعالج خصائص امتصاص الماء، وسطحه عاكس. لحل هذه المشكلة ، وفريق البحث بالليزر الألومنيوم مع نبضات الليزر femtosecond. يسمح السطح المسامي الذي تم إنشاؤه بواسطة هذا العلاج بالليزر بتشغيل الماء بسرعة ثابتة تبلغ حوالي 2 ملليمتر في الثانية تحت تأثير الجاذبية. وهذا يعني أنه يمكن نقل المياه إلى سطح جهاز امتصاص الطاقة الشمسية للتطهير.
لذلك، يمكن تثبيت هذا السطح المسامية على منصة عائمة في أي زاوية لزيادة حدوث الأشعة الشمسية. وهذا يعني أيضا أن هذه اللوحة متصلة بنظام تتبع الشمس لتتبع مسار الشمس والحفاظ على مستوى التطهير في أفضل حالة.
ولم يختبر فريق البحث المياه الملوثة بيولوجيا فحسب، بل اختبر أيضا المياه الملوثة بالمعادن والنفايات المنزلية والزراعية وغيرها من الملوثات، ووجد أنه يستوفي معيار منظمة الصحة العالمية لمياه الشرب المأمونة.