ملخص: هذا المقال يناقش بروز الطاقة التناضحية كمصدر واعد لتوليد الكهرباء من فرق الملوحة بين المياه العذبة والمالحة، باعتبارها طاقة نظيفة، ثابتة ومتاحة على مدار الساعة في مصبات الأنهار والدلتا. يوضح كيف أن الاختراقات في علم الموائع النانوية وتصميم الأغشية، مثل غشاء INOD، جعلت استغلالها تجارياً ممكناً، مع مشاريع تجريبية في فرنسا واليابان والدنمارك. كما يكشف المقال عن إمكاناتها لتوليد ما يصل إلى خُمس احتياجات العالم من الكهرباء سنوياً، إضافة إلى دورها في تحلية المياه واستخراج موارد مهمة كالليثيوم، مما يجعلها جزءاً محورياً في مستقبل إدارة الموارد المستدامة عالمياً.
- الطاقة التناضحية هي مصدر متجدد ثابت وخالٍ من الكربون يتمتع بإمكانات عالمية، وقادر على توليد الكهرباء على مدار 24 ساعة في اليوم.
- الاختراقات الحديثة في علم الموائع النانوية وتصميم الأغشية جعلت من الممكن تجارياً استغلال هذه الطاقة.
- المشاريع التجريبية حول العالم تُظهر زخماً نحو التوسع وتطوير إدارة الموارد المستدامة بما يتجاوز الطاقة.
الطاقة التناضحية، التي تُنتَج من فرق الملوحة بين مياه الأنهار والمياه المالحة، تبرز كمصدر واعد للكهرباء المتجددة. وعلى عكس الرياح أو الشمس، فإن هذا النوع من الطاقة ثابت، خالٍ من الكربون ومتوافر طبيعياً حيثما تلتقي الأنهار بالبحار.
"الطاقة التناضحية نظيفة، طبيعية بالكامل، متاحة على مدار الساعة في جميع المناطق الساحلية، ويمكن تشغيلها فوراً وتعديلها بسهولة"، يوضح نيكولا هيوزي، المؤسس المشارك لشركة Sweetch Energy، التي تعمل على توسيع نطاق هذه التكنولوجيا.
وقد أبرز المنتدى الاقتصادي العالمي مؤخراً الطاقة التناضحية كواحدة من أهم 10 تقنيات ناشئة يجب مراقبتها في عام 2025؛ وهي حالياً قيد المراجعة من قِبل "مجلس المستقبل العالمي لآفاق تكنولوجيا الطاقة".
في فرنسا، بدأ مرفق تجريبي يُعرف باسم OPUS-1 العمل في نهاية عام 2024 عند مصب نهر الرون. يهدف هذا الموقع إلى إظهار كيفية عمل أنظمة الطاقة التناضحية في ظروف واقعية.
في المنشأة، تُوجَّه المياه العذبة ومياه البحر عبر أنابيب، ومن خلال أغشية انتقائية يتم إنشاء تدفق مُتحكم فيه يُولّد تياراً أيونياً – وهو الآلية الأساسية لتحويل الطاقة التناضحية إلى كهرباء.
"لقد زادت الاكتشافات العلمية الجديدة وبراءات الاختراع الخاصة بالمواد من إمكانات أنظمة الطاقة التناضحية في السنوات الأخيرة."
إذا تم توسيع هذه التجارب على نطاق أوسع في مصب نهر الرون، يمكن أن توفر المنشآت ما يصل إلى 500 ميغاواط من الكهرباء الخالية من الكربون، وهو ما يكفي لتزويد أكثر من 1.5 مليون شخص بالطاقة، وفقاً لشركة Sweetch، أي ما يعادل سكان مدينة مرسيليا والمنطقة الحضرية المحيطة بها.
وعلى صعيد الفرص الجغرافية، تقول الشركة إنها تستكشف إمكانيات مماثلة في أمريكا الشمالية وآسيا حيث الموارد التناضحية وفيرة.
ووفقاً لتقديرات مؤسسة دبي للمستقبل، يمكن للأنظمة التناضحية أن تولّد في نهاية المطاف ما يقارب خُمس احتياجات الكهرباء العالمية – أي نحو 5,177 تيراواط/ساعة سنوياً.
"على مستوى العالم، وخاصة في المناطق الغنية بالملوحة مثل أستراليا والشرق الأوسط، حيث يتجاوز توفر المياه المالحة أو الشبه مالحة المياه العذبة، تمتلك هذه الأنظمة إمكانات هائلة لتوفير الطاقة الأساسية وإنتاج المياه النظيفة"، تقول الدكتورة كاثرين دانييل، مديرة كلية السبرانيات في الجامعة الوطنية الأسترالية.
وبعيداً عن إجراءات الترخيص والتقييمات البيئية والاجتماعية الفعّالة، تبقى العقبات قليلة – تقنية واقتصادية في المقام الأول – لاعتماد واسع بمجرد توفر الاستثمارات المالية الكافية.
من المختبر إلى التوليد
مفهوم أنظمة الطاقة التناضحية ليس جديداً.
"لقد كان على رادار الأكاديميين والشركات الصناعية منذ خمسينيات القرن الماضي"، يقول هيوزي.
فكل عام، يتبدد ما يقارب 30,000 تيراواط/ساعة من الطاقة التناضحية عند الدلتا والمصبات، أي أكثر من إجمالي الطلب العالمي على الكهرباء، وفقاً لشركة Sweetch.
وقد جرت محاولات في السبعينيات لتسخير هذه الطاقة، لكنها لم تُطرح تجارياً لأن الأغشية المستخدمة – اللازمة لتوليد التيار الأيوني – كانت غير فعّالة ولا تُنتج إلا كميات صغيرة من الكهرباء.
لكن الاكتشافات العلمية الجديدة وبراءات الاختراع الخاصة بالمواد زادت من الجدوى العملية لهذه الأنظمة في السنوات الأخيرة، وفقاً لدانييل.
استوحت Sweetch Energy تقنيتها من اختراق تكنولوجي لفريق في مختبر الفيزياء بمدرسة "إيكول نورمال سوبيريور" الفرنسية، بقيادة ليدريك بوكيت.
وبدلاً من التركيز حصراً على المواد المكوّنة للأغشية، ركزوا على علم الموائع النانوية. في التجارب الأولى، استُخدم أنبوب نانوي فريد عند تقاطع خزانين أحدهما ماء مالح والآخر ماء عذب لقياس النقل الأيوني.
أهم درس مستفاد من هذه التجارب هو اقتراح نهج جديد لتصميم الأغشية يعتمد على النقل التناضحي الأمثل على المستوى النانوي، بحسب هيوزي:
"في الأنبوب النانوي، يمكنك جعل المسام أكبر 100 مرة من المسام السابقة، مما يسمح للأيونات بالدوران بشكل أسرع بكثير، مما يجعل التوسّع أسهل".
منافسة في مجال الطاقة المتجددة
أسس هيوزي مع برونو موتيه وباسكال لو ميلينير شركة Sweetch Energy في 2015 بعد التواصل مع بوكيت بشأن تجارية التقنية.
أمضى الفريق ست سنوات في تطوير غشاء جديد يمكنه محاكاة النقل النانوي الفعّال في المختبر، باستخدام مواد منخفضة التكلفة، مستدامة وسهلة التصنيع الصناعي.
النتيجة كانت غشاءً نانويّاً جديداً: INOD (الانتشار الأيوني النانوي التناضحي)، مصنوع من مواد طبيعية متوافرة على نطاق واسع في الأرض وتُستخدم في صناعات مختلفة. وبالاقتران مع أنظمة أقطاب كهربائية خاصة، تجمع هذه الأغشية بين انتقائية عالية للأيونات ونقل سريع لها، مما يسمح بإنتاج طاقة أكبر.
تُستخدم الآن أغشية INOD في أول موقع تجريبي لإنتاج الطاقة التناضحية في دلتا نهر الرون بفرنسا.
"الهدف هو إنتاج الكهرباء على مدار الساعة والوصول إلى تكلفة 100 يورو لكل ميغاواط/ساعة بحلول 2030، أي منافسة مع المصادر الأساسية مثل النووي والفحم والغاز (باستثناء الغاز في الولايات المتحدة) وأرخص من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى المقرونة بالبطاريات."
وفي اليابان، بدأ أول مصنع للطاقة التناضحية العمل في 5 أغسطس بمحافظة فوكوكا. ومن المتوقع أن يُنتج المصنع 880,000 كيلوواط/ساعة من الكهرباء سنوياً لتغذية محطة تحلية توفر المياه العذبة للمدينة والمناطق المجاورة.
كما أن شركة دنماركية تدعى SaltPower، ممولة من الاتحاد الأوروبي وتأسست عام 2015، تُنتج الكهرباء بالفعل باستخدام المحاليل الملحية فائقة التركيز المتدفقة من المواقع الحرارية الجوفية.
ما بعد الطاقة
بمجرد توسّع هذه التكنولوجيا، قد تطوّر شركات المرافق أنظمة هجينة تجمع الطاقة التناضحية مع الرياح والشمس والمياه، مما يعزز مرونة الطاقة المحلية.
وللطاقة التناضحية آثار تتجاوز الكهرباء. إذ يمكن أن تتيح تقنيات الطاقة التناضحية نهجاً جديداً للتحلية مع استعادة موارد حيوية مثل الليثيوم أثناء العملية، وفقاً لمؤسسة دبي للمستقبل. وقد يخلق هذا أنظمة مترابطة حيث تُدمج إدارة المياه، إنتاج الطاقة واستخراج الموارد بشكل عميق.
تشير هذه التطبيقات إلى أن الأنظمة التناضحية يمكن أن تلعب دوراً أوسع في إدارة الموارد المستدامة، من خلال ربط الطاقة والمياه والمواد بطرق جديدة.
وبينما لا تزال هناك تحديات مثل التقييمات البيئية والأطر التنظيمية وتوسيع البنية التحتية، فإن العلم والمشاريع التجريبية المبكرة تُظهر أن الطاقة التناضحية قد تصبح قريباً مكملاً موثوقاً للرياح والشمس والطاقة الكهرومائية كمصدر متجدد للكهرباء.
