قادتهم أبحاثهم إلى استغلال كل ما يحيط بهم في بيئتهم، لتحول «عصا أفكارهم السحرية» كل ضارٍ إلى فرصة يمكن استغلالها لحل مشكلات تُركت دون علاج، ليمر بعدها «طيف عصاهم» على أذهان الكثيرين كاشفا عنها حجاب؛ تسبب وجوده في التعامل دومًا مع العرض و-ربما- لم يذهب أبدًا لعلاج المرض.

حديثو السن -تضاهي أفكارهم نوابغ تخرجوا في أعرق الجامعات الدولية- فأخذوا على عاتقهم وضع حلول لمشكلات بلادهم، ليس فقط بطريقة بسيطة، ولكنها أيضا مستدامة قابلة للتطبيق في الظروف المصرية، فاستطاعوا استخراج علاج لأمراض الإنسان والتربة من نبات «الغاب أو البوص» -المعادي للطبيعة- وبـ3 جنيهات أنتجت أبحاثهم من مياه «الصرف» الهيدروجين الأخضر، فضلا عن توفير أكسجين للمستشفيات ومخصبات للتربة الزراعية، وأدارت مياه المصانع المهدرة توربينات نتج عن دورانها الكهرباء.

عن طلاب مدارس المتفوقين للعلوم والتكنولوجيا «STEM» كانت السطور السابقة، هؤلاء الطلاب الذين فرضوا لأبحاثهم حضورا مميزا -دائما- ضمن فعاليات أسبوع القاهرة للمياه، الذي انتهت فعاليات نسخته السادسة مطلع الشهر الحالي، والذي يعقد سنويا تحت رعاية رئيس الجمهورية.

وفي سياق التقرير التالي، تستعرض الدفاع العربي، بعض تجارب طلاب مدارس المتفوقين، التي انصبت هذا العام على طرح أفكار مبتكرة لمعالجة تحديات مصر المائية، فيما يتعلق بمعالجة المياه العادمة «مياه الصرف الصحي والمنزلي والصناعي» وكيفية الاستفادة منها.

من «مياه الصرف» تولد كهرباء

ريناد أحمد من مدرسة المتفوقين في المعادي، تقول إن مشروعها يعتمد على الاستفادة من المياه العادمة، مثل مياه الصرف الصحي أو الصرف الصناعي بالاعتماد على الجاذبية في تحريك هذه المياه، ويتيح تحركها إدارة توربينات يتولد عنها طاقة كهربائية.

وتوضح أنها أجرت العديد من المقارنات لتحديد الشكل الأنسب لحركة المياه التي يمكنها توليد الطاقة بكفاءة أعلى، لتكشف تجاربهم أن الحركة الدائرية للمياه في مشروعها هي الأعلى في كفاءة إنتاج الطاقة، لافتة أن النموذج الأولي تكلف نحو ألف جنيه مصري، وعند تطبيق التجربة على النطاق الأوسع، ستصل التكلفة بين 1.4 مليون إلى 3 ملايين جنيه.

وتضيف أنه بعد استخدام هذه المياه في توليد الكهرباء، يمكن معالجتها؛ للاستفادة منها مجددا، في استخدامات أخرى.

توفير 40% من تكلفة معالجة الصرف الصناعي

وتتابع نيفين عمرو من مدرسة المتفوقين في الإسماعيلية، أن مياه الصرف الصناعي العادمة الناتجة عن عملية توليد الكهرباء السابقة، استخدمت في مشروع بحثي على مياه الصرف الصناعي الناتجة من مصانع الحديد والصلب، ويتكون المشروع من 3 مراحل.

وتوضح أن المرحلة الأولى يُتخلص خلالها من المواد العضوية والكيماويات الذائبة في مياه الصرف الصناعي، ثم يتم تمريرها إلى مرحلة فلترة باستخدام الرمال، تزال خلالها أي شوائب متبقية في المياه، فضلا عن تنقيتها من الروائح التي تنتج نتيجة ذوبان الأمونيا في المياه.

وأشارت إلى أن المرحلة الأخيرة للمشروع، هي عملية كيميائية بسيطة، لإزالة الأيونات المتبقية في المياه، لتصبح بعدها صالحة للاستخدام، حيث لا تعتمد هذه المرحلة على إضافة أي مواد كيميائية، ولكن كل ما تحتاجه فقط تيار كهربائي مستمر، يتيح ذلك انجذاب الأيونات السالبة تجاه القطب الكهربائي الموجب، والأيونات الموجبة إلى القطب الكهربائي السالب.

وكشفت أن النموذج الأولي لهذا المشروع، تكلف 280 جنيها، ولكن عند تطبيق الفكرة في المصانع، فهذه الفكرة توفر 40% من التكلفة المتبعة في المصانع لمعالجة مياه الصرف الصناعي.

هيدروجين أخضر من مياه الصرف المنزلي

وتقول شهد الروبي، من مدرسة المتفوقين في الإسكندرية، إنها أجرت بحثا علميا، نُشر في مجلة يابانية بعنوان «من المياه العادمة إلى الطاقة.. توليد غاز الهيدروجين من المياه المنزلية المعالجة»، ويعتمد بحثها على إعادة استخدام «المياه الآدمية» مياه الصرف الناتجة من المنازل -بإجراءات بسيطة- في إنتاج الهيدروجين لأغراض الطاقة، والأكسجين للأغراض الطبية، واستخدام الجزيئات العضوية الذائبة في المياه لتخصيب التربة الزراعية.

وتضيف أن هذه المياه تُعالَج أولًا لإزالة الشوائب والجزيئات العالقة بها، عن طريق عملية كيميائية تعرف بـ«التخثر - Coagulation» تعتمد على معالجة الشحنات الكهروستاتيكية الجزيئات العالقة في الماء، ثم تجرى عملية فلترة، ويجرى بعدها عملية تبخير، لضمان تنقيتها من كل الشوائب والجزيئات الصلبة العالقة بها.

وأشارت إلى إجراء تحليل كهربائي للمياه النقية الناتجة عن العمليات السابقة، حيث يفصل هذا التحليل جزيئات الماء «H2O» إلى جزيئات الهيدروجين «H2» وإلى جزيئات الأكسجين «O».

إنتاج الهيدروجين الأخضر بـ 3 جنيهات

وتقول إنه عقب عملية الفصل لجزيئات الماء، يمكن الاستفادة من جزيئات الهيدروجين في ظل اتجاه دول العالم إلى استخدام الهيدروجين الأخضر، كمصدر مستدام للطاقة، فضلا عن كونه مصدر للطاقة النظيفة صديقة البيئة، ولا ينتج عن استخدامه أي انبعاثات ملوثة للبيئة، موضحة أنه أمكنها إنتاج جرام واحد من الهيدروجين بتكلفة بلغت 3 جنيهات فقط، لافتة إلى أنه بفصل الأكسجين من المياه، يمكن استخدامه في جميع الإجراءات والعمليات ذات الصلة بالقطاع الطبي.

تخصيب التربة الزراعية

وتشير إلى أن الجزيئات العضوية العالقة في «المياه الآدمية» الناتجة من صرف المنازل، يمكن استخدامها كذلك في عملية تخصيب التربة الزراعية، مما يزيد من إنتاجيتها، وبالتالي بتطبيق فكرة هذا البحث يمكن الاستفادة من المياه العادمة مرات ومرات.

«البوص» يعالج الصرف الصحي وأمراض الإنسان والتربة!

آية محمد زيان، من مدرسة المتفوقين بالإسكندرية، أوضحت أنها استخدمت نبات «Phragmites australis» -«القيصوب الجنوبي- الغاب – البوص»- المعروف بعدائه للبيئة والنباتات المحيطة به، في الاستفادة منه في مجالات عدة.

وأوضحت أنها تمكنت من استخدام هذا «النبات العدائي» في تحقيق أهداف التنمية المستدامة، حيث كانت أول استخدامات هذا النبات في تجربتها لمعالجة مياه الصرف الصحي، عن طريق تصنيع أغشية ترشيح من نبات البوص، واستخدامها في إزالة المعادن الثقيلة والبكتيريا المتواجدة في مياه الصرف الصحي.

«البوص» مصدر للطاقة الحيوية

كما تمكنت من استخدام نفس النبات من إنتاج وقود حيوي «إيثانول حيوي»، كمصدر مستدام للطاقة، وساعدها في إعادة استخدام الأغشية التي أنتجتها من خلال تجربتها، لافتة أنه يمكن استخدامه في الدول الفقيرة والنامية كمصدر مستدام للطاقة، لافتة إلى استطاعتها باستخدام مستخرج الإيثانول الحيوي المنتج من الأوراق أو السوق أو الجذور معالجة التربة من فطريات ضارة، مثل «الفيوزاريم» و«ألترناريا».

من «البوص» علاج للسرطان وللسكري

وكشفت عن خطتها البحثية المستقبلية، أنها تمكنت من إنتاج مضادات للأكسدة من ذات النبات، لافتة أنها تجري تجارب لاستخدام مضادات الأكسدة في علاج الأمراض البشرية المزمنة، مثل السرطان والسكري.

بـ«البكتيريا».. إنتاج «هيدروجين حيوي» من مياه الصرف الصناعي

وأضاف محمد السيد، من طلاب الفرقة النهائية بمدرسة العبور للمتفوقين، أن مشروعه البحثي يعتمد على الاستخدام المتعدد للبكتيريا لتحلية وتنقية مياه الصرف الصناعي الناتجة عن مصانع الألبان.

وأوضح، أن تجربته تعتمد بشكل غير تقليدي على كائنات حية دقيقة لتنفيذ عملية يستخدم فيها مصدر ضوء صناعي أو طبيعي من الشمس، لتحدث عملية تحلية وتنقية للمياه الناتجة عن مصانع الألبان، فضلا عن قدرة هذه البكتيريا على استخدام المادة العضوية الموجودة داخل المياه، وتحويلها إلى هيدروجين حيوي، كمصدر مستدام ونظيف للطاقة، يمكن استخدامه كبديل عن الوقود الحفري.

تحلية مياه البحر

وفي النموذج التالي استطاع الطالب عمر وليد، من مدرسة المتفوقين بالعبور، تحلية مياه البحر وتوليد طاقة كهربائية من النموذج الأولي لمشروعه، والذي يتكون من مرحلتين، الأولى استخدام الطاقة الكهرومائية، ليس من خلال توربينات، ولكن عبر تقنية «TNG»، والذي يعمل بكفاءة أفضل بنسبة 30% من التوربينات التقليدية، مع استخدام ضغط مياه البحر، وبالتالي عدم الحاجة إلى أي ضخ كهربائي، ويستفاد من هذا الضغط المائي لمياه البحر في عملية تحليتها.

وتابع، أنه تمكن من صناعة أغشية أيونية جديدة، أرخص في تكلفتها بنسبة 90% من الأغشية الأيونية التقليدية المستخدمة في عمليات التحلية المتعارف عليها، لافتا إلى نموذج مشروعهم الأولي استطاع إنتاج 69 فولتا، وبلغت نسبة التحلية التي نتجت من هذه التجربة 99%.

صوبة زراعية ذكية

وقال مصطفى إبراهيم من مدرسة المتفوقين في الفيوم، إن مشروعه عبارة عن صوبة زراعية ذكية، تتحكم ذاتيا في ظروف نمو النبات بداخلها من بداية الزراعة وحتى الحصاد، مثل درجة الحرارة ورطوبة التربة ورطوبة الهواء ومستويات التسميد، وإذا اختلقت هذه المعدلات لأي نبات بالزيادة أو النقصان تبدأ الصوبة الذكية في معالجتها عبر عدة أنظمة مدمجة بها، مثل نظام الحرارة أو التهوية أو التبريد، لتناسب حاجة كل نبات.

وتابع، أن مصدر مياه ري النباتات داخل الصوبة الذكية، كان مياه معاد تدويرها من مصانع الرخام والمحاجر، حيث يجرى لها عملية تنقية بسيطة، يتاح بعدها استخدامها بسهولة، لافتا إلى أنه مع استخدام نظم الري الحديثة داخل الصوبة الزراعية، وفرت التجربة كمية استخدام المياه بنسبة 52% عن طرق الري التقليدية العادية.

وأوضح أنه لمزيد من الحفاظ على البيئة في المشروع، تم الاعتماد على استخدام الطاقة الشمسية من خلال تركيب خلايا شمسية أعلى سطح الصوبة الزراعية، مؤكدا أنه بهذا التصميم، أصبح المشروع ينتج عنه «صفر انبعاثات كربونية»، وبالتالي فهو صديق للبيئة.