حلول الجيل القادم لمياه الصرف الصحي: مواجهة التحديات العالمية بالابتكار من الصين

من إنتاج شركة ووترتك الصينية

في عصرٍ يتسم بالتوسع العمراني السريع والتوسع الصناعي ونقص المياه الناجم عن تغير المناخ، برزت إدارة مياه الصرف الصحي كمجالٍ حاسم للتنمية المستدامة. وتواجه طرق المعالجة التقليدية، التي غالبًا ما تكون كثيفة الاستهلاك للطاقة وغير فعالة، صعوبةً في مواكبة الطلب المتزايد واللوائح البيئية الأكثر صرامة. وهنا يأتي دور حلول مياه الصرف الصحي من الجيل التالي، وهي تقنيات لا تقتصر على تنقية المياه فحسب، بل تستعيد أيضًا الموارد، وتقلل من البصمة الكربونية، وتستفيد من الابتكار الرقمي. وفي طليعة هذه الثورة، تقف الصين، الدولة التي لطالما اشتهرت بالتلوث الصناعي، وهي الآن رائدة في تطوير حلول ميسورة التكلفة وقابلة للتطوير، مهيأة لإعادة تشكيل إدارة مياه الصرف الصحي العالمية.

تحديات مياه الصرف الصحي العالمية

النمو السكاني والتحضر

بحلول عام ٢٠٥٠، سيعيش ما يقرب من ٧٠٪ من سكان العالم في المدن، مما يُثقل كاهل البنية التحتية القديمة. وتواجه الدول النامية، على وجه الخصوص، أزمةً تتمثل في تصريف أكثر من ٨٠٪ من مياه الصرف الصحي دون معالجة في النظم البيئية، مما يُلوث الأنهار والمياه الجوفية.

التلوث الصناعي

تُنتج صناعاتٌ مثل المنسوجات والتعدين والمواد الكيميائية نفاياتٍ سائلة سامة مُحمَّلة بالمعادن الثقيلة والبلاستيك الدقيق ومواد البيرفلورو ألكيل (PFAS). تتحدى هذه الملوثات أساليب المعالجة التقليدية وتُشكِّل مخاطر صحية طويلة الأمد.

تغير المناخ وندرة المياه

أدى الجفاف وتناقص احتياطيات المياه العذبة إلى تفاقم الحاجة إلى إعادة استخدام المياه. ومع ذلك، لا يُعاد تدوير سوى 11% من مياه الصرف الصحي عالميًا، مما يُبرز إمكانات هائلة غير مستغلة.

الضغط التنظيمي

تتطلب خطة عمل الاتحاد الأوروبي للاقتصاد الدائري وأهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة (الهدف السادس) معايير تصريف أكثر صرامة، مما يدفع الصناعات إلى اعتماد تقنيات معالجة متقدمة.

الفرص في قطاع مياه الصرف الصحي

إن التحديات المذكورة أعلاه تتزامن مع فرص تحويلية:

استعادة الموارد

مياه الصرف الصحي منجمٌ ذهبيٌّ للطاقة والمغذيات والمعادن. وتُمكّن تقنياتٌ مثل الهضم اللاهوائي من تحويل الحمأة إلى غاز حيوي، بينما تُسهم استعادة الفوسفور في سدِّ نقص الأسمدة.

رقمنة

تتيح الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء مراقبة محطات المعالجة في الوقت الفعلي، والتنبؤ بفشل المعدات وتحسين استخدام المواد الكيميائية.

الأنظمة اللامركزية

تؤدي الحلول المعيارية خارج الشبكة إلى إحداث ثورة في المناطق الريفية وشبه الحضرية، متجاوزة البنية التحتية المركزية المكلفة.

التكامل الاقتصادي الدائري

تعمل الشركات على تحويل مياه الصرف الصحي إلى مياه قابلة لإعادة الاستخدام في الزراعة والعمليات الصناعية وحتى الاستخدام الصالح للشرب، مما يؤدي إلى إغلاق حلقة المياه.

نظام بيئي مبتكر لمياه الصرف الصحي في الصين

استثمرت الصين أكثر من 120 مليار دولار أمريكي في قطاع المياه منذ عام 2015، لتصبح مركزًا رائدًا لتقنيات معالجة مياه الصرف الصحي المتطورة. وبفضل مبادرة "الصين الجميلة" والخطة الخمسية الرابعة عشرة، تُصدّر الصين الآن حلولًا مُصممة خصيصًا للأسواق العالمية. إليكم بعض هذه التقنيات:

تكنولوجيا الأغشية: الكفاءة على نطاق واسع

تُهيمن شركات صينية مثل OriginWater وBeflue على سوق الأغشية العالمي، حيث تُقدم أنظمة الترشيح الفائق (UF) والتناضح العكسي (RO) بتكلفة أقل بنسبة 20-30% من نظيراتها الغربية. تُقلل الأغشية المُعززة بالجرافين، التي طورتها شركة Litree، من استهلاك الطاقة في تحلية المياه بنسبة 15%، مع تحقيق معدل رفض للملح بنسبة 98%. تُنبئ المرشحات النانوية ذاتية التنظيف، المُدمجة مع مستشعرات إنترنت الأشياء، بالتلوث وتُؤتمت الصيانة، مما يُخفض تكاليف التشغيل بنسبة 50%.

وتستخدم مدينة نيوم الذكية في المملكة العربية السعودية أغشية صينية لتحلية مياه البحر، في حين تقوم هيئة مياه سنغافورة بتجربة أنظمة تصريف السوائل الصفرية (ZLD) للمناطق الصناعية.

وحدات المعالجة المعيارية والمتحركة

شركات ناشئة مثل EcoGuard تُنشئ محطات معالجة مياه الصرف الصحي في حاويات تعمل بالطاقة الشمسية، وهي مثالية للمناطق النائية. تعالج هذه الأنظمة ما بين 500 و1,000 متر مكعب يوميًا من النفايات الصناعية، ويمكن تشغيلها خلال 48 ساعة. في بنغلاديش، تُعالج وحدات EcoGuard مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة المنسوجات، حيث تُعيد استخدام 90% من المياه، مما يُقلل تكاليف المواد الكيميائية بنسبة 40%.

استعادة الموارد المدعومة بالذكاء الاصطناعي

يُطوّر باحثون صينيون منصات ذكاء اصطناعي رائدة تُحسّن استخلاص المغذيات من الحمأة. يستخرج نظام جامعة تسينغهوا 85% من الفوسفور من مياه الصرف الصحي، ويحوّله إلى سماد بطيء الإطلاق. تُمكّن الشراكات مع شركات صناعة السيارات الألمانية من استخلاص الليثيوم من مياه الصرف الصحي الناتجة عن تصنيع البطاريات، بما يتماشى مع أهداف الاقتصاد الدائري في الاتحاد الأوروبي.

التمويل الأخضر والشراكات العالمية

تُموّل مبادرة الحزام والطريق الصينية مشاريعَ معالجة مياه الصرف الصحي في جنوب شرق آسيا وأفريقيا. وقد موّل البنك الآسيوي للاستثمار في البنية التحتية (AIIB) مشاريعَ مياهٍ بقيمة 2.1 مليار دولار أمريكي منذ عام 2020، وغالبًا ما تُدمج التكنولوجيا الصينية فيها.

في حين أن الحلول الصينية توفر إمكانات هائلة، إلا أن العوائق لا تزال قائمة. لا تزال بعض الأسواق متشككة في المنتجات الصينية، مما يستلزم شراكات مع جهات اعتماد مثل مؤسسة العلوم الوطنية الدولية (NSF International). يجب تصميم التقنيات بما يتناسب مع المناخات المحلية والأطر التنظيمية. قد تؤدي ضوابط تصدير مواد مثل البوليمرات المتخصصة إلى تعطل سلاسل التوريد.

ولمعالجة هذه التحديات، تعمل الشركات الصينية على توطين الإنتاج في أوروبا وجنوب شرق آسيا، في حين تتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ في مجال ابتكارات الجيل القادم مثل الأغشية الحيوية.