الطحالب الدقيقة كبديل مستدام لمعالجة مياه الصرف الصحي

إعداد/ محمد شهاب

نظرًا للتهديدات التي تتعرض لها صحة الإنسان والبيئة ، والتكاليف الاقتصادية لمعالجتها ، فقد اعتبرت مياه الصرف الناتجة عن العمليات المنزلية والصناعية والزراعية مشكلة خطيرة لفترة طويلة. ومع ذلك ، أدى تحول نموذجي في السنوات القليلة الماضية إلى مفهوم جديد للمياه العادمة ، ليس كمشكلة ولكن كمصدر للطاقة والموارد الثمينة الأخرى ، بما في ذلك المياه نفسها.يُنظر إلى المياه العادمة بشكل متزايد على أنها أحد الحلول للعديد من قضايا الاستدامة الكبيرة وتغير المناخ التي نواجهها. يعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم على تطوير تقنيات تجعل المنتجات المسترجعة من مياه الصرف الصحي مقبولة اجتماعيًا ومجدية اقتصاديًا. أصبح العالم الدنيوي لمعالجة مياه الصرف الصحي فجأة عالمًا ساحرًا للاقتصاد الأخضر الدوري.أحد نجوم هذا النموذج الجديد هو الطحالب الدقيقة ، التي تجذب اهتمامًا كبيرًا بسبب خصائصها الإيجابية لأنظمة التكنولوجيا الحيوية ، مثل معالجة مياه الصرف الصحي وإنتاج الوقود الحيوي.

لماذا تعتبر التقنيات المعتمدة على الطحالب الدقيقة جذابة للغاية؟

ما يجعل استخدام الطحالب تقنية مزدهرة حقًا هو أن هذه الكائنات الدقيقة لديها القدرة على إزالة العناصر الغذائية بكفاءة من مياه الصرف الصحي ، وتوفير مصدر طاقة الكتلة الحيوية. بالإضافة إلى ذلك ، عند دمجها مع أنظمة الحمأة المنشطة التقليدية ، يمكن أن يؤدي تكافل البكتيريا والطحالب إلى تقليل متطلبات الطاقة الكهربائية من التهوية ، والتي يمكن أن تمثل أكثر من 50 بالمائة من إجمالي الطاقة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي.تتضح التفاعلات الإيجابية عندما توفر الطحالب الدقيقة ، من خلال عملية التمثيل الضوئي ، الأكسجين اللازم للبكتيريا الهوائية لتحلل الملوثات العضوية بيولوجيًا ، مما يؤدي بدوره إلى استهلاك ثاني أكسيد الكربون المنطلق من النشاط البكتيري. يمكن استخدام الكتلة الحيوية المنتجة في المفاعلات الحيوية الضوئية لعدة أغراض ، بما في ذلك ركيزة الغاز الحيوي والوقود الحيوي والأسمدة والبوليمرات الحيوية ، والتي يمكن تحويلها إلى مواد تعبئة وتتميز بأنها قابلة للتجديد. في حين أن تطبيق المنتجات الثانوية المشتقة من الطحالب ممكن تقنيًا ، إلا أن جدواها الاقتصادية لا تزال قيد المناقشة.

الجوانب الإيجابية والسلبيات

 الميزة الكبرى لهذه التكنولوجيا الحيوية هي أن معظم أنواع الطحالب التي أثبتت فعاليتها متاحة بسهولة ، خاصة في البلدان التي تفتقر إلى البنية التحتية لمعالجة مياه الصرف الصحي. نظرًا لأن التمثيل الضوئي هو عملية أساسية لزراعة الطحالب الدقيقة ، فإن هذه الأنظمة مثالية للمناطق ذات درجات الحرارة العالية والتعرض لأشعة الشمس. لقد ثبت أن استخدام التعايش بين الطحالب الدقيقة والبكتيريا يوفر مياه معالجة ذات نوعية جيدة عن طريق إزالة المواد العضوية والمغذيات (بما في ذلك النيتروجين والفوسفور ، والأسباب الرئيسية للتغذيات في المسطحات المائية)، وبعض الملوثات ومسببات الأمراض الخطرة، يرتبط تكوين الكتلة الحيوية المحصودة ارتباطًا مباشرًا بجودة المنتجات القيمة التي يمكن الحصول عليها منها.

تتمثل التحديات الرئيسية لتطبيق الطحالب الدقيقة في معالجة مياه الصرف الصحي في حصاد الطحالب، بسبب خصائص الاستقرار وظروف التشغيل ؛ يكون التحكم في تكوين الكتلة الحيوية أمرًا معقدًا عن طريق اختيار الأنواع المرغوبة ؛ في حين أن تعريف النسبة المثلى للكتلة الحيوية للطحالب والبكتيريا، وإزالة الملوثات الدقيقة، والحاجة المحتملة لثاني أكسيد الكربون الخارجي تمثل عقبات إضافية. على الرغم من وجود العديد من الدراسات حول هذا الموضوع، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من التوضيحات لإثبات جدوى الأنظمة القائمة على الطحالب الدقيقة على نطاق واسع، ما هي آفاق السنوات القادمة؟ هل تطبيق الطحالب الدقيقة في معالجة مياه الصرف الصحي بديل واعد لسيناريونا الحالي؟

بالنظر إلى النمو السكاني العالمي، وزيادة الاستهلاك وندرة الموارد الطبيعية، نحتاج إلى تطوير تقنيات فعالة لاستعادة الموارد من أجل تعزيز التقدم المستدام. تعد التقنيات القائمة على الطحالب خيارات رائعة لمعالجة مياه الصرف الصحي وتوليد منتجات مفيدة بتكلفة منخفضة وكفاءة عالية. يجب تشجيع المزيد من البحث من أجل توسيع تطبيق هذه البدائل في جميع أنحاء العالم وتعزيز الأنظمة الحالية.بهذه الطريقة ، ستساهم هذه التقنيات الجديدة في فهم أفضل للعلاقة بين المياه والطاقة بطريقة مستدامة ، وفي الوقت نفسه تلهم تطوير حلول مبتكرة في المستقبل.

 كانت ورشة العمل حول مرافق معالجة مياه الصرف الصحي القائمة على الطحالب الدقيقة في المؤتمر الثالث عشر لتقنية IWA الرائدة (LET) حول تقنيات المياه ومياه الصرف الصحي خطوة في الاتجاه الصحيح ، حيث وفرت للخبراء من مختلف البلدان الفرصة لتبادل نتائجهم وتحديد أولويات البحث لحل التحديات المتبقية حول قابلية تطبيق الطحالب الدقيقة. هذا العام ، من 27 إلى 31 مايو 2018 ، ستوثق LET التطورات والتطبيقات الأخيرة في مرافق معالجة مياه الصرف الصحي القائمة على الطحالب الدقيقة.