يقول العلماء إن مياه البحر تحتوي على ما يكفي من الليثيوم والمغنيسيوم لمدة 50 ألف سنة القادمة
بدأ الباحثون في الولايات المتحدة في تطوير تقنيات استخراج مياه البحر بعد أن قدروا أن 0.1% فقط من مياه البحر تحتوي على ما يكفي من المعادن المهمة لتزويد البشرية بالإمدادات على مدار الخمسين ألف عام القادمة. يعتقد العلماء في المختبر الوطني لشمال غرب المحيط الهادئ (PNNL) أن محيطات العالم تحتوي على واحدة من أكبر الاحتياطيات غير المستغلة من المعادن المهمة. وتشمل هذه العناصر الليثيوم والمغنيسيوم والمنغنيز والكوبالت والعناصر الأرضية النادرة الضرورية للإلكترونيات والطاقة النظيفة. والآن، وبدعم من مكتب الطاقة الكهرومائية والحركية المائية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، يعمل الفريق على إيجاد طرق لاستخراج هذه المواد من مياه البحر. الفكرة ليست جديدة على الإطلاق. خلال الحرب العالمية الثانية، أنتجت الولايات المتحدة الكثير من احتياجاتها من المغنيسيوم من البحر قبل أن تتحول إلى الإمدادات المستوردة في التسعينيات. أشارت جيسيكا كروس، عالمة المحيطات الكيميائية في PNNL، إلى أن “0.1% فقط من مياه البحر تحتوي على ما يكفي من المعادن المهمة مثل المغنيسيوم والليثيوم، إذا تمكنا من استخراجها بالكامل، لتلبية احتياجات البشرية على مدى الخمسين ألف سنة القادمة أو أكثر”. احتياطي ضخم تحت الماء ذكر تشينماي سوبان، دكتوراه، كيميائي في PNN، أن أكبر عقبة أمام استخراج المعادن المهمة من مياه البحر هي تركيزاتها المنخفضة للغاية. في حين أن المغنيسيوم وفير نسبيًا، فإن الليثيوم والنيكل موجودان بكميات أقل بكثير. وهذا يعني أنه يجب على المهندسين معالجة كميات هائلة من المياه لاستخراجها. على سبيل المثال، يحتوي حوض السباحة ذو الحجم الأولمبي الذي يحتوي على حوالي 600000 جالون (2.3 مليون لتر) من مياه البحر، على ما يقرب من 6570 رطلاً (2980 كيلوجرامًا) من المغنيسيوم، ولكن يحتوي فقط على 0.93 رطل (0.42 كيلوجرام) من الليثيوم وحوالي 0.002 رطل (0.00095 كيلوجرام) من النيكل. وأوضح سوبان أن “أكبر ميزة لمياه البحر هي أنها تحتوي في المتوسط على تركيبة كيميائية قياسية بشكل معقول في جميع أنحاء العالم”. “وهذا يعني أنه يمكننا تطوير تقنية لموقع واحد وتوسيع نطاقها بسرعة لنشرها في العديد من الأماكن المختلفة.” النظام الذي بناه علماء PNNL لاستخراج المغنيسيوم من مياه البحر. مصدر الصورة: Chinmayee Subban/Pacific Northwest National Laboratory ولمواجهة هذا التحدي، طور الفريق مفاعلًا مشترك التدفق يجعل مياه البحر تتلامس باستمرار مع هيدروكسيد الصوديوم. وعند التقاء السائلين، يتشكل هيدروكسيد المغنيسيوم عالي النقاء ويمكن جمعه. تلغي هذه العملية بعض مراحل المعالجة الكيميائية وتتوقف عند هيدروكسيد المغنيسيوم، وهي مادة تستخدم على نطاق واسع في الصناعات الأمريكية، ويتم استيرادها حاليًا بكميات كبيرة. وفقًا للباحثين، يمكن تركيب النظام المعياري جنبًا إلى جنب مع محطات تحلية المياه الحالية. ووجد تحليل للبنية التحتية أن إقران التكنولوجيا مع منشأة تحلية المياه في كارلسباد بكاليفورنيا يمكن أن ينتج 1.16 مليون رطل (524 ألف كيلوجرام) من هيدروكسيد المغنيسيوم يوميًا في حالة الاسترداد الكامل. وهو أكثر من ثلاثة أضعاف الاستخدام اليومي الحالي في البلاد. محيطات من الفرص وفي الوقت نفسه، يستكشف الفريق طرقًا لاستخدام كل منتج ثانوي يتم توليده أثناء عملية استخلاص المعادن. بعد استخراج المغنيسيوم، يمكن أن يمر المحلول الملحي المركز من خلال التحليل الكهربائي الغشائي ثنائي القطب (BPMED). تنتج هذه العملية كلاً من المواد الكيميائية الحمضية والقاعدية اللازمة لمزيد من المعالجة. وبدلاً من التخلص من الحمض، أظهر فريق البحث أنه يمكن أن يتفوق على حمض الهيدروكلوريك المتوفر تجارياً عند استخلاص النيكل من الزبرجد الزيتوني. أثبت الحمض المشتق من BPMED فعاليته بنسبة 37 بالمائة في ترشيح النيكل مقارنة بالأحماض التقليدية في الاختبارات المعملية. في التحليل الكهربائي الغشائي ثنائي القطب، يتم ضخ مياه البحر من خلال أداة تستخدم الكهرباء لفصل المياه وإزالة الحمض. مصدر الصورة: Sara Levine/Pacific Northwest National Laboratory يمكن للمنتجات الثانوية المتبقية أيضًا أن تدعم الزراعة البحرية. “تظهر بعض المواد الهامة في الأعشاب البحرية بتركيزات أعلى بمليون مرة من مياه البحر المحيطة” ، وخلص سكوت إدموندسون، ماجستير، عالم النبات البحثي في مختبر البحوث البحرية التابع لـ PNNL في سكويم، في بيان صحفي. وأظهرت دراسات سابقة أيضًا أن مياه البحر الحمضية قليلاً الناتجة عن عملية BPMED يمكن أن تسرع نمو الطحالب، وتسمح للأنظمة المستقبلية باستعادة المعادن في نفس الوقت أثناء إنتاج المواد الكيميائية والوقود والأسمدة والكتلة الحيوية. على الرغم من أن التكنولوجيا لا تزال تواجه عقبات هندسية وتكاليف، إلا أن الباحثين على يقين من أن هذا النهج يمكن أن يخلق إمدادات محلية أكثر استدامة من المعادن المهمة.
تم النشر: 2026-07-14 18:02:00
