تسخير الغاز الطبيعي لحصاد الماء من الهواء وحل مشكلتين في وقت واحد

بقلم الدكتور فايبهاف باهادور. أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة تكساس في أوستن

ترجمة: إبراهيم عبدالله العلو

يتواجد أكبر مخزون من المياه العذبة في العالم حرفياً في الهواء. ويحوم ما بين 6 و18 مليون جالون من المياه العذبة فوق كل ميل مربع من الأرض دون احتساب القطرات المتواجدة في السحب. أدرك العلماء هذه الحقيقة قبل عدة قرون ولكنهم لم يكتشفوا طريقة لسحب الماء إلى الأرض. تتطلب عملية تكثيف الهواء كميات هائلة من الطاقة مما أبعدهم عن التفكير باقتناص واستخدام ذلك الماء لأسباب اقتصادية.

قمت أثناء دراسة هذا الموضوع مع إثنين من زملائي في جامعة تكساس باقتراح مفهوم جديد: وأقصد استخدام الغاز الطبيعي الذي يحرق من حقول البترول لحصاد الرطوبة الجوية.

https://youtu.be/Tvl4TnYGu5A

لم نطبق التجربة بعد ولكننا نعتقد أنها ذات إمكانية إقتصادية وتطبيقية حيوية خاصة مع تناقص كميات المياه وارتفاع تكاليفها. بينت الأبحاث المؤخرة حول تسريب غاز الميثان الطبيعي وانبعاثات غاز الدفيئة أهمية تجريب هذه التقنية.

تعمل هذه العملية على الشكل التالي: يمكن استخدام الغاز الفائض الذي يحرق سدى لتشغيل محرك وحدة تبريد ضخمة. تقوم هذه المبردة الصناعية بالتهام كميات كبيرة من الهواء الرطب وتكثف تلك الرطوبة إلى ماء مثل وحدات التبريد العاملة في المكاتب والأبنية السكنية.

تعتمد كمية الماء المجمعة على كمية الغاز الطبيعي المتوافر والطقس وفعالية وحدة التبريد. ونقدر أن كل متر مكعب من الغاز سيجمع 2.3 جالون من المياه.

يمكن إستخدام هذا الماء الصالح للاستهلاك الآدمي في الصناعات الغذائية والتنجيم وصناعات أخرى. وأرى عدة فوائد لهذا النهج في إنتاج البترول والذي يتطلب كميات كبيرة من المياه.

يستهلك الحفر بحثاً عن البترول والغاز الطبيعي باستخدام التكسير الهيدروليكي في تقنية شائعة تسمى التصديع الكثير من المياه.

يستهلك كل بئر ما معدله 2.5 مليون جالون من الماء. أي ما يكفي لملئ أربعة أحواض سباحة من الحجم الأولمبي. وهناك أكثر من مليون بئر في الولايات المتحدة وحدها.

وتوجد نصف تلك الآبار في مناطق جافة مثل تكساس والولايات الجنوبية.

وهناك بعض البقع الحاوية للنفط مثل ايجل فورد في تكساس تعاني من ندرة المياه وتفرض تحديات أمام استخراج النفط.

تكون مواقع الحفر نائية مما يدفع الحفارين لنقل المياه لمنصات الآبار بواسطة مئات الشاحنات التي تظطر للسير مسافة تزيد عن 50 ميل.

ووفق الحسابات التي قمت بإجراءها سيقدم حجز الغاز الفائض لإقتناص المياه خمس الماء المستخدم في التصديع في منطقة ايجل فورد بجنوب تكساس.

يحرق على المستوى العالمي حوالي 4% من الغاز الطبيعي المستخرج من حقول الغاز والنفط وهذه ممارسة شائعة في الولايات المتحدة. وكل ذلك يحرق في الجو ويرسم صورة مزعجة للهدر العالمي والتلوث البيئي.

ولا نرى أي محاذير بيئية لتجربة هذه التقنية الجديدة.

ولكن هذه العملية لا تتم في العديد من المناطق الباردة الجافة. ويكون أدائها الأمثل في المناطق الحارة والرطبة بما في ذلك تكساس وبعض الولايات الجنوبية الأخرى والمكسيك وفنزويلا والشرق الأوسط وأفريقيا على مدار العام. وقد تكون قابلة للتطبيق لعدة أشهر من العام في المناطق الباردة المنتجة لنفط والغاز مثل نورث داكوتا.

ومن المثيرللاهتمام أن العديد من المناطق المتوفرة على كميات كبيرة من إحتياطات الغاز الطبيعي تعاني من ندرة المياه وتقع في أجواء حارة ورطبة. وتشمل الأمثلة بلدان الشرق الأوسط وأفريقيا والجنوب الغربي من الولايات المتحدة والمكسيك وفنزويلا.

بذلت الجهود سابقاً للحد من هدر الغاز الطبيعي المنتج كناتج ثانوي لحفر آبار النفط ولكن محاولات منتجي النفط لاقتناص الوقود وبيعه بدلاً من حرقه فشلت بسبب انعدام الجدوى الإقتصادية.

أعتقد أن هذا المنهج الجدبد سيعمل بشكل أفضل بدلاً من تشجيع تجميع الغاز لغايات أخرى بسبب سهولة العملية وتطبيقها. كما أنها تحل مشكلة منفصلة في الوقت ذاته مع تحول الماء لسلعة ثمينة نادرة.

جرت محاولات لتكثيف الماء في الهواء ويوجد عدة نماذج منزلية لإستقطار الماء من الهواء في الأسواق تعتمد على الطاقة الكهربائية. وهذه الفكرة تعتمد على تطبيقها على المستوى الصناعي وهي ليست بعيدة المنال.

المصدر:

https://theconversation.com/harnessing-natural-gas-to-harvest-water-from-the-air-might-solve-2-big-problems-at-once-71143