«بحوث الاستمطار» يسخر «النانو» لتلقيح السحب بمركبات صديقة للبيئة

بدد برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار، الكثير من المخاوف والتساؤلات التي طرحها علماء ومهندسون منذ عشرات السنين، حول المواد التي يمكن استخدامها في عمليات تلقيح السحب، لزيادة هطول الأمطار بشكل آمن لا يخل بالتوازن البيئي.
واستخدم برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار، في السنوات الأخيرة، خلال عملياته في مجال الاستمطار مادة كلوريد الصوديوم وثاني أكسيد التيتانيوم NaCl/TiO2، التي تعرف اختصاراً بCSNT، وهي من المواد الاسترطابية التي تحتوي على مكونين رئيسيين.
عمليات التلقيح
وتعد الإمارات الدولة الوحيدة في العالم، التي تستخدم هذه المادة في عمليات تلقيح السحب، بعد أن أنجز البرنامج جميع الدراسات المتعلقة بتأثير هذه المواد في البيئة بنجاح في عام 2017. وتُصنع مادة CNST من مكونات طبيعية وآمنة بيئياً وصحياً، إذ تتكون بشكل أساسي من ملح الطعام، أو كلوريد الصوديوم (بنسبة 90%)، وكمية ضئيلة من ثاني أكسيد التيتانيوم (بنسبة لا تتجاوز 10%).
طبقة خارجية رقيقة
ويعمل ثاني أكسيد التيتانيوم كطبقة خارجية رقيقة أو طلاء لمادة CNST، كما يمكن أن تصبح هذه المادة أكثر تفاعلاً في السحب الممطرة من خلال تغيير سطحها الخارجي، ما يجعلها أكثر فاعلية في نطاقات الرطوبة النسبية المنخفضة وعلى نطاقات أوسع، علماً بأن جميع المكونات التي تحتوي عليها مادة CNST مصنفة كمواد آمنة وغير خطرة على البيئة، بموجب لوائح السلامة في الولايات المتحدة وغيرها من الدول، حيث لا تضع إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية حدوداً للتعرض لملح الطعام، كما أن كمية ثاني أكسيد التيتانيوم المستخدمة في مادة CNST أقل بكثير من اشتراطات السلامة التي حددتها إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية.
وقادت البروفيسورة ليندا زو، أستاذة البنية التحتية المدنية والهندسة البيئية في جامعة خليفة، والعالمة الحاصلة على منحة برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار في دورته الأولى عام 2015، مشروعاً بحثياً رائداً لاستخدام تكنولوجيا النانو في تطوير مواد تلقيح السحب، حيث افترضت أن الكثير من مواد تلقيح السحب الحالية، والمستخدمة منذ عقود عديدة تعمل بتقنيات قديمة وأقل فاعلية. وأظهرت نتائج أبحاث البروفيسورة ليندا زو أنه في الظروف الجوية، التي تصل نسبة الرطوبة فيها إلى 100%، أسهمت مادة CNST في زيادة تركيز قطرات الماء الكبيرة بنسبة 300%، وهو الحجم المثالي لهطول الأمطار مقارنة بمواد التلقيح التقليدية.
براءة اختراع
وحصل هذا المشروع على براءة اختراع في مختلف أنحاء العالم، بما في ذلك مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة، باعتباره تطبيقاً مبتكراً لاستخدام تكنولوجيا النانو في تصنيع المواد الاسترطابية لتلقيح السحب.
وبفضل التقدم الكبير في تكنولوجيا وعلوم النانو، أصبح بإمكان المجتمع العلمي الآن تصميم وهندسة مواد تلقيح استرطابية، تتمتع بخصائص مثالية، ما يزيد من قدرة تكثيف بخار الماء على تحفيز هطول الأمطار بفاعلية أكبر. وأثبتت الدراسات أن استخدام كمية قليلة من مادة CNST أثناء عمليات تعديل الطقس، لا يؤثر في السحب المطرية، بسبب الكميات الكبيرة من مياه الأمطار التي تنتج عن هذه العملية، فالعواصف النموذجية في شبه الجزيرة العربية، على سبيل المثال، تنتج ما متوسطه مليون متر مكعب من مياه الأمطار. وتراوح كمية مادة CNST التي تستخدم في عمليات الاستمطار غالباً بين 200 و1000 جرام، وتنتج عنها تركيزات أقل من حد التعرض الآمن بمئات المرات، وبفعل قلة تركيزها تصبح غير ضارة على الإطلاق، بما يضمن سلامة عمليات الاستمطار التي تستخدم هذه المادة ويجعلها صديقة للبيئة.
وبالاستفادة من خصائص هذه المركبات في سحب الرطوبة، يمكن أن يساعد التلقيح الاسترطابي على زيادة فاعلية هطول الأمطار في المناطق التي تعاني الجفاف أو انخفاض هطول الأمطار، ما يوفر مورداً حيوياً للزراعة، ورفد إمدادات المياه، وتعزيز النظام البيئي دون الإضرار بالبيئة أو الصحة العامة.