ابتكار كريات لإزالة الأصباغ والمعادن من المياه

إعداد/محمد شهاب

كتبت سحر فاوى:

تدشين مشروع«القومى للبحوث» لتطوير المنتج وتحسين فاعليته

الطحالب من الكائنات الحية المذهلة التى تسهم بشكل كبير فى الحفاظ على البيئة وتعزز التنمية المستدامة بفضل خصائصها الفريدة، وقد أظهرت قدرة استثنائية على التكيف مع مختلف البيئات، ما جعلها محط اهتمام فى مجالات متعددة، بدءًا من الزراعة والصناعة، وصولا إلى الطب.

فى هذا السياق، أجريت دراسة بالمركز القومى للبحوث تسلط الضوء على استخدام الطحالب النيلية المدمجة مع السليلوز أسيتات فى شكل كريات صغيرة كحل مبتكر وفعّال لإزالة الملوثات من المياه، مثل الأصباغ والمعادن الثقيلة.

يقول الدكتور رضا مغازى، أستاذ مساعد بقسم بحوث تلوث المياه، والباحث الرئيسى للدراسة: تُستخدم الطحالب فى معالجة المياه لتقليل الملوثات، حيث تمتاز بقدرتها على امتصاص المعادن الثقيلة والمواد العضوية. وتعد وسيلة فعالة للتخلص من الملوثات، ما يساعد فى تحسين جودة المياه والحفاظ على البيئة ومن ثم يسهل صرفها بشكل آمن على المسطحات المائية بعد عملية المعالجة.

وكانت أحد التحديات الرئيسية التى وجدت هذه الدراسة الحل لها هو صعوبة استخدام الطحالب فى صورة مسحوق. فعلى الرغم من فعالية مسحوق الطحالب فى امتصاص الملوثات، فإن استخدامه يتطلب تقنيات معقدة لتوزيعه وتجميعه. لذلك، تم تصميم كريات لتسهل عملية إدخالها فى أنظمة الفلترة، ما يجعلها سهلة الاستخدام وقابلة للتطبيق فى البيئات المختلفة.

وقد استهدفت الدراسة تطوير كريات صغيرة من الطحالب النيلية المحملة على السليلوز، واستكشاف قدرتها على إزالة الملوثات الصناعية من المياه ومن أهمها صبغ أزرق الميثيلين (MB) وأيونات النحاس (Cu²⁺). لتحقيق كفاءة عالية فى إزالة هذه الملوثات من المياه الملوثة، ما يسهم فى تحسين جودة المياه وتقليل المخاطر الصحية.

أظهرت التجارب أن الكريات المحملة بالطحالب النيلية تمتلك قدرة امتصاص كبيرة، حيث سجلت أقصى سعة امتصاص تصل إلى 200 ملجم/جم لصبغة الميثيلين الأزرق و153.2 ملجم/ جم لأيونات النحاس. وتم تحديد الظروف المثلى للإزالة، مثل تركيز الملوثات، ودرجة الحموضة، وزمن التعرض، ما يعكس كفاءة هذه المادة الحيوية فى معالجة المياه. ويجرى حاليًا تنفيذ مشروع ممول من المركز القومى للبحوث لإجراء المزيد من الاختبارات لتطوير هذا المنتج وتحسين فعالية الكريات المحملة بالطحالب وزيادة كفاءتها فى إزالة الملوثات، ما يعزز من إمكانية استخدامها فى التطبيقات البيئية والصناعية.

صديق للبيئة

يشير الدكتور رضا مغازى إلى عيوب الطرق التقليدية مثل الترشيح الكيميائى أو استخدام المواد الكيميائية، فى معالجة المياه بالعديد وهى: التكلفة العالية؛ حيث تتطلب تقنيات المعالجة الكيميائية استثمارات كبيرة، ما يزيد من تكلفة معالجة المياه. أما السمية، فبعض المواد الكيميائية المستخدمة قد تكون سامة وتؤثر سلبًا فى البيئة وصحة الإنسان.

وعن التعقيد يقول: تتطلب هذه الطرق تقنيات معقدة ومراقبة دقيقة، ما يجعلها أقل كفاءة فى بعض الحالات. أما الاستدامة: فقد لا تكون فعالة فى إزالة بعض الملوثات، ما يجعل الحاجة إلى حلول بديلة أمرًا ملحًا. ومن ثم تمثل هذه التكنولوجيا حلا طبيعيا وصديقا للبيئة لمشكلة تلوث المياه. من خلال دمج الطحالب مع السليلوز، لتطوير فلاتر طبيعية قابلة لإعادة الاستخدام، ما يقلل من الحاجة إلى المواد الكيميائية الضارة. ويمكن استخدام هذه الكريات فى أنظمة معالجة المياه فى المناطق الصناعية والزراعية، ما يسهم فى تحسين جودة المياه حتى يتم صرفها بعد ذلك بشكل آمن.

كما أن دمج الطحالب مع السليلوز فى شكل كريات صغيرة يعد خطوة مهمة نحو تطوير تقنيات معالجة المياه التى تعتمد على المواد الطبيعية.

هذه الدراسة تعكس أيضًا الإمكانات الواسعة لاستخدام الطحالب فى مجالات متعددة. ويمكن أن تسهم هذه الحلول البيئية فى تحقيق التنمية المستدامة وحماية البيئة، ما يجعلها محط اهتمام كبيرا فى المستقبل. تطبيقات مستقبلية أضاف: يمكن فتح آفاق جديدة لتطبيقات الطحالب فى مجالات أخرى؛ حيث يمكن استخدام الطحالب كمادة خام لتطوير مواد جديدة تستخدم فى التطبيقات الصناعية.

كما أن الفهم الكامل لإمكانات الطحالب قد يسهم فى اكتشافات جديدة فى مجالات التكنولوجيا الحيوية والبيئة وتعزيز التنمية المستدامة فى المجتمعات المحلية من خلال توفير فرص عمل جديدة وتعزيز الاقتصاد المحلى.

استخدامات واعدة

أضاف د. رضا مغازى أن الطحالب تعد من المصادر الطبيعية الغنية بالعناصر الغذائية، مثل النيتروجين، الفوسفور، والبوتاسيوم. وتستخدم كسماد طبيعى لتحسين خصوبة التربة وزيادة قدرتها على الاحتفاظ بالماء. كما تعزز من نمو النباتات من خلال توفير العناصر الغذائية الضرورية بشكل تدريجى، ما يؤدى إلى زيادة الإنتاجية الزراعية وتحسين جودة المحاصيل. كما تعد مصدرا غنيا بالبروتينات والفيتامينات والمعادن، ما يجعلها مكونا مثاليا للأغذية الصحية. ويتم استخدامها فى صناعة المكملات الغذائية، حيث تحتوى على أحماض دهنية أوميغا-3، والألياف، والمعادن مثل الحديد والكالسيوم.

كما تُستخدم الطحالب فى تحضير بعض الأطعمة التقليدية، مثل السوشى، وتعد من المكونات الأساسية فى العديد من الوجبات.

قال مغازى: الطحالب أيضا تعد من المصادر الواعدة لإنتاج الوقود الحيوى، مثل الإيثانول والبيوديزل. حيث تمتاز بقدرتها على النمو بسرعة وبكميات كبيرة، ما يجعلها خيارًا مستدامًا لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. من خلال عمليات التحلل والتخمير، يمكن تحويل الطحالب إلى مصادر طاقة متجددة، ما يسهم فى تحقيق أهداف الاستدامة.

وتابع فى المجالات الطبية تحظى الطحالب باهتمام كبير، حيث تحتوى على مواد لها تأثيرات مضادة للبكتيريا والفيروسات. وتُستخدم بعض أنواع الطحالب فى تطوير الأدوية والعلاجات الطبيعية.

كما أن بعض الطحالب تحتوى على مركبات تعزز من صحة الجهاز المناعى وتساعد على مكافحة الأمراض المزمنة. بالإضافة إلى استخدام الطحالب فى تطوير المواد الحيوية التى يمكن استخدامها فى زراعة الأنسجة، ما يفتح آفاقًا جديدة فى الطب التجديدي. أيضا تُستخدم الطحالب فى تطوير البلاستيك الحيوي، وهو بديل مستدام للبلاستيك التقليدي. يتم استخراج المواد الهلامية من الطحالب وتحويلها إلى مواد بلاستيكية قابلة للتحلل، ما يقلل من تأثير البلاستيك على البيئة. ويمكن أن يُستخدم البلاستيك الحيوى المصنوع من الطحالب فى مجموعة متنوعة من التطبيقات، من التعبئة والتغليف إلى تصنيع المنتجات اليومية.