ליותר ממיליארד אנשים בארצות המתפתחות אין גישה למי שתייה. פרויקט שמתקיים כעת בחסות האיחוד האירופי מפתח מערכת של טיהור מים, שתאפשר להמיר מי שתייה מזוהמים למים איכותיים תוך שימוש באנרגיה מתחדשת וללא שילוב של חומרים כימיים

האיחוד האירופי מציג מערכת טיהור מים בעזרת אנרגיה מתחדשת

ליותר ממיליארד אנשים בארצות המתפתחות אין כלל גישה למי שתייה בטוחים. הגידול באוכלוסייה, זיהום האוויר וניצול היתר- תרמו כולם למחסור הקיים במים. פרויקט שמתקיים כעת בחסות האיחוד האירופי ממוקד בפיתוח פתרון: מערכת פשוטה, זולה וידידותית למשתמש של טיהור מים, אשר תאפשר להמיר את מי השתייה המזוהמים למים איכותיים תוך שימוש באנרגיה מתחדשת וללא שילוב של חומרים כימיים

בתמונה הראשית: המערכת לטיהור המים. קרדיט: AFP © EU/Neighbourhood Info Centre

מאת מארק ווייס

במדינות המערב, מי שתייה נתפסים כמובנים מאליהם, אולם עבור תושביהן של ארצות מתפתחות רבות המחסור במי שתייה מהווה בעיה שהולכת ומתעצמת.

ארגון הבריאות העולמי קובע, כי ליותר ממיליארד אנשים בארצות המתפתחות – ובעיקר אלה החיים באזורים כפריים – אין כל גישה למי שתייה בטוחים. הגידול באוכלוסייה, זיהום האוויר ושימוש היתר תרמו כולם למחסור במים. השילוב של מי שתייה לא בטוחים ושל היעדר תנאי סניטציה בסיסיים גורם מדי שנה למותם של לפחות 1.6 מיליון ילדים שגילם פחות מחמש שנים.

עלותן של תשתיות טיהור מים עלולות להיות גבוהות במיוחד, ולכן, מדענים הפועלים בחסות האיחוד האירופיים שואפים לפתח מערכת פשוטה ולא יקרה של טיהור מים, אשר תאפשר לנקות את המים המזוהמים ולהגדיל את נגישות מי השתייה ומי ההשקיה עבור מיליוני אנשים.

פרויקט NATIOMEM (ממברנות TiON ננומטריות ופוטו-קטליטיות לטיפול במים) מיועד לפתח טכנולוגיה חדשה, שתאפשר לטהר מים עיליים ומי שפכים מזוהמים, ולהפוך אותם למי שתייה שבטוחים לצריכה על-ידי בני אדם. הטכנולוגיה אינה דורשת חשמל, חומרים כימיים או כל תמיכה לוגיסטית נוספת, ולפיכך מתאימה ביותר לאזורים הבלתי מפותחים שסובלים ממחסור במים. אוניברסיטת תל-אביב היא אחד המרכזים שנבחרו לקידום הפרויקט.

המדענים פיתחו מערכת חדשנית לטיהור מים, אשר עושה שימוש באור השמש לצורך הפעלה של חומר קטליטי ננומטרי שמקובע על הממברנות. המים חודרים דרך הממברנה, אשר מסירה בתורה חלקיקים ומיקרו-אורגניזמים גדולים. לאחר מכן, המשטח שהופעל משמיד את המיקרו-אורגניזמים אשר הצליחו לעבור את הממברנה.

ללא חומרים כימיים, אור שמש בלבד

אינה הורוביץ, דוקטורנטית שעומדת בראש הפרויקט במעבדה של אוניברסיטת תל אביב ופועלת תחת הנחייתם של ד"ר דרור אבישר וד"ר הדס ממן, מציינת כי הושגו תוצאות טובות במהלך חמצון חומרים מזהמים ומיקרו-אורגניזמים מימיים באמצעות החומר הפוטו-קטליטי, ומוסיפה כי העבודה נמשכת למרות העובדה שהפרויקט כבר הושלם. "יופיו של הפרויקט טמון בכך, שאין צורך בחשמל כיוון שנעשה שימוש באור שמש טבעי, וכמו כן אין כל צורך בחומרים כימיים", היא מסבירה. "אנחנו מאמינים, שניתן ליישם את הטכנולוגיה לצורך שיפור של איכות המים בארצות מפותחות וגם בעולם השלישי".

תוצאותיהן של בדיקות המעבדה היו מבטיחות והמדענים העבירו המלצות בנוגע לתכנון ולהטמעה של הממברנות הפוטו-קטליטיות. באופן פוטנציאלי, הטכנולוגיה עשויה לתת מענה לטיהור יעיל של מי שתייה באזורים שסובלים ממחסור קיצוני במים.

מתקנים ניסיוניים בדרום אפריקה ובירדן

על סמך תוצאותיהן של בדיקות המעבדה תוכננו ונבנו שלושה מתקנים ניסיוניים של ממברנות פוטו-קטליטיות, שכל אחד מהם מכיל 16 ממברנות מצופות, בעלות שטח אפקטיבי כולל של 0.35 מ"ר. המתקנים הניסיוניים הוקמו בדרום אפריקה ובירדן ושימשו לכימות ביצועיהן של הממברנות המצופות במהלך הטיפול במים טבעיים, לצורך חקר נטיות ההזדהמות ופיתוח אסטרטגיות ניקוי מתאימות. בדרום אפריקה, פרויקט NATIOMEM התמקד בייצורם של מי שתייה בטוחים עבור אזורים כפריים.

כ-38 אחוזים מתושבי דרום אפריקה חיים בקהילות כפריות, שבהן מקורות המים הגולמיים הם גשם, מי תהום ומים עיליים. לאור היעדר הצורך בחשמל ותשתיות, השימוש ביחידת הממברנה הפוטו-קטליטית אמור להיות זול ופשוט ולחייב תחזוקה מינימלית, ובד בבד לספק מים בטוחים לכפרים נידחים.

בנוסף, יחידות הטיהור של NATIOMEM יועדו גם לטיפול במים אפורים שמקורם בבתים, כגון מי גשמים שמגיעים מגגות. באזורים הכפריים של ירדן, מים ביתיים (הידועים גם כמים אפורים) יטופלו במסגרת יישומי שימוש חוזר שאינם מיועדים לשתייה, כגון הדחת אסלות והשקיה, וזאת בתיאום מושלם עם ההנחיה ממשלתית המחייבת שימוש חוזר במים אפורים. מי צנרת בלתי בטוחים יעברו חיטוי לצורך הפחתת התלות במים מבקבוקים.

התקווה היא, כי שימוש חוזר מבוזר במים אפורים מטוהרים לצורך הדחת אסלות והשקיה יפחית את צריכת המים הטריים ויקל על המחסור הקריטי במים שעמו מתמודדת הממלכה ההאשמית.
לדברי מתאם פרויקט NATIOMEME, ד"ר ג'רלד הייניקה, במהלך בדיקות המעבדה הפגינה הממברנה הפוטו-קטליטית ביצועים מבטיחים בכל הנוגע לחיטוי מי שתיה, אולם במתקנים הניסיוניים התעוררו בעיות שונות. "האסטרטגיה המושתתת על לחץ נמוך, זרם חלש ורמת זיהום נמוכה הוכחה כבלתי יעילה. לכן, השיטה התבררה כלא מתאימה ליישומי ה"לו-טק" השונים. יחידת הטיהור מצריכה קדם-סינון אפקטיבי יותר, כמו גם שימוש באנרגיה חשמלית לצורך שאיבת מים. את החשמל יוכל לספק פאנל סולארי, אולם הציוד הנוסף יקפיץ את עלותה של יחידת הטיהור ויהפוך אותה מסובכת יותר לשימוש".

פרספקטיבות של הטכנולוגיה

בין היתר הושגה גם "תוצאת לוואי" חיובית: כמה מטכניקות הציפוי החדשניות שפותחו במסגרת פרויקט NATIOMEM עשויות להתאים לשימוש עתידי במתקני ייצור מימן שמופעלים באופן סולארי וכן בתאים סולאריים מהדור השלישי.

בעקבות סיום הפרויקט, שותפי NATIOMEM מנסים כעת לגבש קונסורציום שיאפשר פיתוח טכני נוסף ואף יוביל למסחור הממברנה הפוטו-קטליטית. ד"ר דרור אבישר, אחד משלושת החוקרים הראשיים מטעם הפרויקט באוניברסיטת תל-אביב, סבור כי העתיד ורוד. "השילוב של אנרגיה סולארית לצורך הפעלת חומר פוטו-קטליטי ננומטרי באמצעות תהליך אוקסידציה מתקדם (AOP) נמנה עם התהליכים המתפתחים המבטיחים ביותר לטיפול במים, וצפוי למלא תפקיד מכריע בשילוב עם טכנולוגיות קונבנציונאליות".

NATIOMEM ממומן בחלקו על-ידי המועצה האירופית. הפרויקט שואף להקל על סבלם של אנשים שנובע ממחסור במים, וזאת באמצעות פיתוח טכנולוגיה חדשנית לטיהור מים עיליים ומי שפכים מזוהמים, שתאפשר להפוך אותם למתאימים לשתייה. טכנולוגיה זו אינה מצריכה שימוש בחשמל, חומרים כימיים או כל תמיכה לוגיסטית נוספת ולפיכך יכולה להתאים לאזורים עניים שבהם לא קיימת תשתית.

הכותב הוא כתב של ה-EU Neighbourhood Info Centre