يحتفل معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، التابع لجامعة حمد بن خليفة، بمرور 10 أعوام على إنشائه كمعهد أبحاث وطني يسعى إلى مساعدة دولة قطر في مواجهة تحدياتها الكبرى المتعلقة بالطاقة والمياه والبيئة.

وتتناول الأبحاث متعددة التخصصات التي يجريها المعهد، بدعم من قطاع البحوث والتطوير والابتكار بمؤسسة قطر، الأولويات الوطنية الحيوية، لا سيَّما التحديات المتعلقة بالاستدامة التي تنفرد بها البلدان الواقعة في المناطق القاحلة مثل قطر. ونظرًا لندرة المياه والبيئة الصحراوية في دولة قطر، فليس هناك ما هو أكثر تعقيدًا من التحدي الكبير الذي تواجهه البلاد فيما يتعلق بالمياه.

نحو إدارة حضرية مستدامة للمياه

تماشيًا مع استراتيجية قطر الوطنية للبحوث، يدرس فريق المعهد النطاق الكامل لموارد المياه الاستراتيجية الوطنية في البلاد، بما في ذلك المياه الجوفية وغيرها من المصادر غير التقليدية مثل إعادة استخدام المياه المعالجة ومياه البحر المحلاة.

وفي غضون 10 سنوات فقط، زود المعهد مرافقه عالمية المستوى بأحدث المعدات، ونشر علماء وباحثين ومهندسين على أعلى مستوى من الكفاءة للمساعدة في حل المشاكل الحقيقية بالتعاون مع الشركاء الخارجيين، بما في ذلك مؤسسة كهرماء وشركة الكهرباء والماء القطرية، وغيرها من الأطراف المعنية الوطنية الأخرى.

وتركز أبحاث المعهد على تطوير أحدث الحلول التكنولوجية لمواجهة التحديات التي تواجه الجهود المبذولة لتوفير مياه شرب آمنة ونظيفة من خلال تحلية المياه، فضلاً عن معالجة مياه الصرف وإعادة استخدامها للمساعدة في الحفاظ على هذه الموارد المائية النفيسة. وتماشيًا مع رؤية قطر الوطنية 2030، فإن من بين مجالات تركيز المعهد معالجة مياه الصرف الصحي البلدية والصناعية وإعادة استخدامها.

وقال الدكتور مارك فيرميرش، المدير التنفيذي لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة: "يعد الحفاظ على الموارد المائية الشحيحة وإعادة استخدامها وحمايتها أمرًا بالغ الأهمية في المنطقة، في الوقت الذي تواجه فيه دولة قطر تحديات مائية معينة بسبب بيئتها الصحراوية. ويتخذ عملنا البحثي نهجًا شاملاً مع التركيز على الاقتصاد الدائري للمياه. ونحن، في مركز المياه، نركز على توفير الحلول والبيانات التكنولوجية لدعم أفضل الممارسات وتطوير السياسات في مجال المياه في البلاد."

إعادة استخدام المياه المعالجة

بموجب التكليف الوارد في رؤية قطر الوطنية 2030، يُعد إعادة استخدام المياه المعالجة أمرًا أساسيًا في مجالات مثل تبريد الأحياء وري البساتين بالإضافة إلى الاستخدامات الأخرى غير الصالحة للشرب وغير الغذائية. ويدرس المعهد جودة المياه المعالجة، ويوفر البيانات اللازمة لضمان قبول الجماهير لهذه الاستخدامات ويطور التكنولوجيا الحيوية لضمان عدم وجود أي تهديد للبيئة أو للصحة العامة من إعادة استخدام المياه.

وتشتمل الأبحاث التي يجريها المعهد حول إعادة تدوير المياه على إجراء تحسينات في جودة المياه وإزالة الملوثات المستجدة. وتقلل هذه الجهود من البصمة الكربونية لدورة استخدام المياه وتوفر البيانات اللازمة لضمان كسب ثقة الجمهور في إعادة استخدام المياه المعالجة. ولا ينصب تركيز المعهد فقط على مياه الصرف الصحي البلدية ولكن أيضًا على مجاري المياه الصناعية مثل صناعة النفط والغاز والصناعات المحلية الأخرى مثل الأغذية والمشروبات وإعادة تدوير الورق وما إلى ذلك.

ويستكشف المعهد طرقًا ومواد جديدةً لمعالجة المياه ويتابعها مع التركيز على تغيير تصور المجتمع تجاه إعادة استخدام المياه المعالجة لأداء مجموعة متنوعة من الأغراض. فعلى سبيل المثال، طور المعهد وحدةً تجريبيةً لمعالجة مياه الصرف الصحي لاستخدامها في أغراض تبريد الهواء، ويمكن أن تسمح هذه الوحدة بالحفاظ على ملايين اللترات من المياه الناتجة عن وحدات التبريد في المباني سنويًا وإعادة استخدامها.

ويستهدف المعهد أيضًا موارد المياه ومنابعها الأخرى مثل مياه الوضوء المتسربة من المساجد. ومع المعالجة الصحيحة، يمكن إعادة استخدام هذه المياه لأغراض الري الزراعي أو الاستخدامات الأخرى غير الصالحة للشرب.

الشركاء الوطنيون

تمكّن اتفاقية إطارية وقعها معهد معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، مؤخرًا، مع مؤسسة كهرماء خبراء المعهد من تقديم الخبرات الفنية والعلمية المتاحة في مختبرات المعهد الحاصلة على شهادة الأيزو إلى كهرماء، لا سيما في مجال جودة المياه. وفي الوقت نفسه، شهدت الاتفاقيات التي وقعها المعهد مع مرافق وطنية أخرى مثل شركة الكهرباء والماء القطرية تقديم طلبات للحصول على براءات اختراع في تصميم محطات تجريبية واسعة النطاق لتحلية المياه وتنقية مياه الصرف الصحي في مواقع تابعة لهيئات شريكة في جميع أنحاء قطر، بما في ذلك دخان والدوحة. كما يشارك المعهد على نطاق واسع في مشاريع تعاونية متعلقة بمعالجة المياه والمحافظة عليها مع الأطراف المعنية في هذا المجال.

ويلتزم المعهد بتشجيع الابتكار ومساعدة مسؤولي الدولة على ضمان تحقيق مستقبل مستدام للجيل القادم من خلال تضافر جهوده البحثية والتنموية مع جهود الأطراف المعنية الوطنية الأخرى.

معالجة جوانب التحدي المتعددة

يعمل علماء في مركز المياه بالمعهد مع فرق في برنامج علم الاقتصاد والسياسات، وبرنامج علوم الأرض، ومركز الطاقة، ومرصد المخاطر الطبيعية والبيئية، ومركز البيئة والاستدامة، ومركز التآكل لضمان اتباع نهج مترابط في التعامل مع القضايا المهمة ذات الصلة التي تشمل استهلاك الطاقة في محطات تحلية المياه أو استخدام الطاقة المتجددة في تحلية المياه، وتقييم جودة المياه، وتقليل التآكل الجرثومي في أنابيب المياه.

وقد طور المعهد محطة تجريبية للتقطير متعدد التأثيرات، المعزز باستخدام تقنية الامتصاص، إلى جانب مواد لدنة جديدة لتقليل التحجيم والتآكل في محطات إنتاج مياه الشرب في قطر، وهو ما يؤدي إلى خفض الطاقة بنسبة تصل إلى 40٪ مقارنة بتكنولوجيا التحلية الحرارية التقليدية.

ويعد التآكل بفعل الميكروبات أحد أكثر أشكال التآكل تكلفة. وفي هذا المجال، قام علماء المعهد بتوليف مادة نانوية جديدة عالية الكفاءة ومقاومة للبكتيريا من الشيتوزان المتجدد، الذي يمكن الحصول عليه من المحار ومادة اللجنوسولفونيت المستمدة من الأشجار.

وتساهم الخصائص الفائقة لهذه المادة في مقاومة البكتيريا والجراثيم في جعلها مبيدًا حيويًا مثاليًا لتطهير المياه، ولعلاج مشكلة التآكل الجرثومي المزمنة في صناعة النفط والغاز، خاصة في البيئات القاسية بمنطقة الخليج؛ حيث استخدمت هذه المادة بنجاح للتحكم في التآكل الجرثومي على الفولاذ الكربوني بكفاءة نسبتها 85٪. وتؤدي طبيعتها القابلة للتحلل الحيوي، والمواد الخام الرخيصة التي تستخدمها، إلى جعلها مادة مناسبة للطلاءات والأغشية المقاومة للبكتيريا في المباني وتعزيز إمكانية تطويرها لاستخدامها في تطبيقات بيئية وطبية حيوية أكثر ثباتًا واستدامةً وأقل تكلفةً في المستقبل.

ومن بين الإنجازات الأخرى تطوير وحدات حديثة لتصفية المياه يمكن استخدامها لتنقية مياه الشرب في نقاط الاستخدام، مع إزالة الملوثات الكيميائية والميكروبيولوجية بشكل أفضل من تلك المتوفرة حاليًا في السوق. وهذه الوحدات فعالة وغير مكلفة أيضًا في إنتاجها، ويمكن نشرها في المستشفيات، ولدى أطباء الأسنان، وفي الاستخدام المنزلي، وكذلك في حالات الطوارئ وفي البلدان النامية.

وحول ذلك، تقول الدكتورة جيني لولر، مدير أول بمركز أبحاث المياه في معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة: "تُعدُ هذه الإنجازات دليلاً على سعينا في المعهد لتحقيق هدفنا المتمثل في تحسين دورة المياه في قطر في كل خطوة من خطواتها، حيث نتبنى نهجًا يخدم الدولة في تنقية واعتماد قدرات إعادة استخدام مياه الصرف الصحي. وفي المقابل، سيخفف هذا الإنجاز من الضغط الواقع على موارد المياه العذبة المحدودة للغاية وسيعزز مبادرات الدولة الرامية لتوسيع مساحة المتنزهات والمساحات الخضراء في مناطقها الحضرية سريعة التطور."

ومع احتفال معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة بمرور 10 سنوات على إنشائه، يواصل المعهد توظيف ريادته وخبراته العلمية ومرافقه المذهلة وشراكاته الحيوية للوفاء بالتزامه بتعزيز الجهود التي تبذلها دولة قطر لتحقيق أهداف الاستدامة لعام 2030.

للمزيد من المعلومات عن معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، يُرجى زيارة: hbku.edu.qa/qeeri.