تقنية روسية مبتكرة لتفكيك السموم في المياه باستخدام الغشاء المغناطيسي

يمثل الابتكار الذي طوره علماء جامعة داغستان الروسية نقلة نوعية في هندسة المواد والتقنيات البيئية التطبيقية؛ إذ نجح الفريق في ابتكار أغشية مركبة مسامية تملك القدرة على تفكيك الملوثات العضوية الثابتة في البيئات المائية.

وتعتمد هذه التكنولوجيا المتقدمة على صياغة غشاء هجين يجمع بين مرونة وعزل الفلوروبوليمر (Fluoropolymer)، والخصائص المغناطيسية الفائقة للجزيئات النانوية المصنوعة من سداسي فيريت الباريوم (Barium Hexaferrite). وعند تعريض هذا التركيب النسيجي لترددات الموجات فوق الصوتية، يعمل بنمط تحفيزي كهروإجهادي يولد جذور الهيدروكسيل الحرة (OH\bullet)، وهي عامل مؤكسد قوي يقوم بكسر الروابط الكيميائية المعقدة للمواد السامة وتحويلها إلى مكونات بسيطة وغير ضارة بالبيئة.

وتتكامل الآلية الكيميائية الحيوية لهذا الابتكار عبر مسارات فيزيائية دقيقة:

• التشوه الميكانيكي النانوي: يُحدث المجال المغناطيسي المتناوب منخفض التردد تشوهات ميكانيكية دقيقة جداً داخل الجزيئات النانوية المغناطيسية المستقرة في الغشاء.

• توليد الحقول الكهربائية الداخلية: تنتقل هذه الإجهادات الحركية ميكانيكياً إلى مصفوفة البوليمر المحيطة بها، مما يحفز خاصية الكهروإجهادية (Piezoelectricity) ويولد مجالات كهربائية داخلية قادرة على شطر جزيئات الماء وتوليد الجذور المفككة للملوثات.

ميزات الكفاءة الطاقية وإعادة التدوير التشغيلي

وفقاً للبيانات الصادرة عن المكتب الإعلامي لوزارة التعليم والعلوم الروسية، فإن كفاءة تنقية المياه وتفكيك المواد العضوية الضارة تصل إلى 96% في ظل ظروف دمج الموجات فوق الصوتية. وتتميز هذه الأغشية بصلابة هيكلية واستقرار كيميائي يتيح استخدامها في دورات تطهير متعددة ومتتالية دون تشوه بنيتها المسامية أو فقدان خصائصها التحفيزية، مما يرفع من جدواها الاقتصادية في محطات المعالجة الصناعية.

وأوضح الدكتور فريد أرودجيف، رئيس الفريق البحثي، التمايز الهيكلي لهذا الابتكار مقارنة بالتقنيات العالمية الحالية بناءً على محاور الطاقة والتشغيل:

• خفض الاستهلاك الطاقي: تعتمد المشاريع الدولية المماثلة على مجالات كهرومغناطيسية عالية التردد تتطلب بنية تحتية معقدة واستهلاكاً كثيفاً للكهرباء، بينما يعمل هذا الابتكار بترددات منخفضة للغاية لا تتعدى بضعة هرتزات.

• التشغيل غير التلامسي المستدام: تبدأ العمليات التحفيزية وتفكيك الملوثات باستخدام مجالات مغناطيسية ضعيفة وعن بُعد، دون الحاجة لتماس مباشر مع المياه، أو الاعتماد على مصادر ضوئية (كالتحفيز الضوئي التقليدي)، أو استخدام أنظمة ترشيح كيميائية معقدة.