تلقيح السحب بتكنولوجيا النانو.. إنجاز الإمارات لاستمطار صديق للبيئة
بدد برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار الكثير من المخاوف والتساؤلات التي طرحها علماء ومهندسون منذ عشرات السنين، حول المواد التي يمكن استخدامها في عمليات تلقيح السحب، لزيادة هطول الأمطار بشكل آمن لا يخل بالتوازن البيئي.
واستخدم برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار، في السنوات الأخيرة، خلال عملياته في مجال الاستمطار مادة كلوريد الصوديوم وثاني أكسيد التيتانيوم NaCl/TiO2، التي تعرف باختصار بـCSNT، وهى من المواد الاسترطابية التي تحتوي على مكونين رئيسيين.
وتعد الإمارات الدولة الوحيدة في العالم التي تستخدم هذه المادة في عمليات تلقيح السحب، بعد أن أنجز البرنامج جميع الدراسات المتعلقة بتأثير هذه المواد على البيئة بنجاح في عام 2017.
وتُصنع مادةCNST من مكونات طبيعية وآمنة بيئيا وصحيا، إذ تتكون بشكل أساسي من ملح الطعام أو كلوريد الصوديوم (بنسبة 90%)، وكمية ضئيلة من ثاني أكسيد التيتانيوم (بنسبة لا تتجاوز 10%).
ويعمل ثاني أكسيد التيتانيوم كطبقة خارجية رقيقة أو طلاء لمادة CNST، كما يمكن أن تصبح هذه المادة أكثر تفاعلا في السحب الممطرة من خلال تغيير سطحها الخارجي، ما يجعلها أكثر فاعلية في نطاقات الرطوبة النسبية المنخفضة وعلى نطاقات أوسع، علما بأن جميع المكونات التي تحتوي عليها مادة CNST مصنفة كمواد آمنة وغير خطرة على البيئة بموجب لوائح السلامة في الولايات المتحدة وغيرها من الدول، حيث لا تضع إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية حدودا للتعرض لملح الطعام، كما أن كمية ثاني أكسيد التيتانيوم المستخدمة في مادة CNST أقل بكثير من اشتراطات السلامة التي حددتها إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية.
وقادت البروفيسورة ليندا زو، أستاذة البنية التحتية المدنية والهندسة البيئية في جامعة خليفة، والعالمة الحاصلة على منحة برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار في دورته الأولى عام 2015، مشروعا بحثيا رائدا لاستخدام تكنولوجيا النانو في تطوير مواد تلقيح السحب، حيث افترضت أن الكثير من مواد تلقيح السحب الحالية، والمستخدمة منذ عقود عديدة تعمل بتقنيات قديمة وأقل فاعلية.
وأظهرت نتائج أبحاث البروفيسورة ليندا زو أنه في الظروف الجوية، التي تصل نسبة الرطوبة فيها إلى 100%، أسهمت مادة CNST في زيادة تركيز قطرات الماء الكبيرة بنسبة 300%، وهو الحجم المثالي لهطول الأمطار مقارنة بمواد التلقيح التقليدية.
وحصل هذا المشروع على براءة اختراع في مختلف أنحاء العالم، بما في ذلك مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة، باعتباره تطبيقا مبتكرا لاستخدام تكنولوجيا النانو في تصنيع المواد الاسترطابية لتلقيح السحب.
وبفضل التقدم الكبير في تكنولوجيا وعلوم النانو أصبح بإمكان المجتمع العلمي الآن تصميم وهندسة مواد تلقيح استرطابية، تتمتع بخصائص مثالية، ما يزيد من قدرة تكثيف بخار الماء على تحفيز هطول الأمطار بفاعلية أكبر.
استخدام كمية قليلة من مادة CNST
وأثبتت الدراسات أن استخدام كمية قليلة من مادة CNST أثناء عمليات تعديل الطقس لا يؤثر على السحب المطرية بسبب الكميات الكبيرة من مياه الأمطار التي تنتج عن هذه العملية، فالعواصف النموذجية في شبه الجزيرة العربية، على سبيل المثال، تنتج ما متوسطه مليون متر مكعب من مياه الأمطار.
وتتراوح كمية مادة CNST التي تستخدم في عمليات الاستمطار غالبا ما بين 200 و1000 جرام، وتنتج عنها تركيزات أقل من حد التعرض الآمن بمئات المرات، وبفعل قلة تركيزها تصبح غير ضارة على الإطلاق، بما يضمن سلامة عمليات الاستمطار التي تستخدم هذه المادة ويجعلها صديقة للبيئة.
وبالاستفادة من خصائص هذه المركبات في سحب الرطوبة، يمكن أن يساعد التلقيح الاسترطابي في زيادة فاعلية هطول الأمطار في المناطق التي تعاني الجفاف أو انخفاض هطول الأمطار، مما يوفر موردا حيويا للزراعة ورفد إمدادات المياه وتعزيز النظام البيئي دون الإضرار بالبيئة أو الصحة العامة.
