لدى منطقة مائية في لوس أنجلوس مليئة بالمشاهير فكرة كبيرة جدًا عن الجفاف: تحلية قاع البحر

من الممكن أن تصبح منطقة مائية تشتهر بإمداد منطقتي كالاباساس وهيدن هيلز المرصعة بالمشاهير، مشهورة قريبًا لسبب مختلف تمامًا.

دخلت منطقة المياه البلدية في لاس فيرجينيس مؤخرًا في شراكة مع شركة مقرها كاليفورنيا أوشنويل لدراسة جدوى تجميع مياه الشرب من حجيرات تحلية المياه الموضوعة في قاع المحيط، على بعد عدة أميال من ساحل كاليفورنيا.

ويأمل المشروع التجريبي، الذي سيبدأ في خزان لاس فيرجينيس بالقرب من قرية ويستليك، في إنشاء أول “مزرعة مياه زرقاء” على الإطلاق في البلاد.

وتقول الشركة إنه من خلال الجمع بين تحلية المياه وتكنولوجيا الطاقة البحرية، يمكنها حل العديد من التحديات المرتبطة بتحلية المياه التقليدية البرية، بما في ذلك تكاليف الطاقة المرتفعة والمنتجات الثانوية المالحة التي تهدد الحياة البحرية. يمكن أن تنتج هذه العملية ما يصل إلى 10 ملايين جالون من المياه العذبة يوميًا، وهو مكسب كبير لمنطقة داخلية تعتمد بشكل كامل تقريبًا على الإمدادات المستوردة.

وقال مايك ماكنوت: “إن ذلك يمنحنا إحساسًا بموثوقية المياه على المدى الطويل، ولكنه يمنحنا أيضًا فكرة أنه يمكننا حقًا البدء في التغلب على العواصف، إذا صح التعبير، عندما يتعلق الأمر بتأثيرات تغير المناخ، وتحديدًا حالات الجفاف”. المتحدث باسم لاس فيرجينيس. “يمكن أن يغير هذا قواعد اللعبة بالنسبة إلى لاس فيرجينيس، ولكنه يمكن أن يغير قواعد اللعبة بالنسبة لأي وكالة مياه في أي مكان.”

وقالت المجموعات البيئية المحلية إن هذا المفهوم يبدو واعدا، ولكن ليس بدون سلبيات.

وقال شارمينج إيفلين، رئيس لجنة المياه في نادي سييرا في جنوب كاليفورنيا: “إن سياستنا هي أن تحلية المحيطات يجب أن تكون دائمًا الملاذ الأخير”. “المياه ليست موردا لا نهاية له. إنه محدود للغاية، والمحيط ليس شيئًا يمكننا أن نغمس فيه قشة كبيرة ونسحب ما نريد للخارج، لأنه حتى المحيط يجب أن يحافظ على التوازن.

تقوم عملية التحلية التقليدية بضخ مياه البحر من المناطق الساحلية إلى منشآت على الأرض، حيث يتم دفع المياه من خلال أغشية دقيقة ومرشحات لإزالة الملح والمواد الأخرى. تتطلب هذه العملية استخدام الكثير من الطاقة، وغالبًا ما يتم تغذيتها بالوقود الأحفوري الذي ينبعث منه غازات الدفيئة، وتنتج حمأة سميكة مالحة في النهاية الخلفية، والتي يتم إطلاقها عادةً مرة أخرى في المحيط. وقد أظهرت الدراسات محلول ملحي مركز يمكن أن تكون ضارة للحياة البحرية.

لكن شركة OceanWell تقول إن تقنيتها يمكنها استخدام طاقة أقل بنسبة تصل إلى 40% عن طريق حصاد المياه على عمق حوالي 1400 قدم، حيث يمكن لضغط الماء الطبيعي الهائل أن يساعد في تشغيل العملية.

وقال كالين سيمون، مدير المشاركة في OceanWell: “إن وزن المحيط يساعد بشكل أساسي في دفع عملية التناضح العكسي”. “من خلال نقل عملية (التناضح العكسي) إلى مكان في الطبيعة حيث يوجد هذا الضغط بشكل طبيعي، لا يتعين علينا إنشاء مقياس ضغط صناعي على الأرض، كما نفعل تقليديًا في تحلية المياه.”

وقالت إن العمق يُعرف باسم المنطقة المعتمة، وهي جزء من المحيط حيث لا يوجد سوى القليل من ضوء الشمس أو ينعدم، وحيث توجد حياة بحرية أقل من الطبقات الموجودة فوقه. توجد هذه الأعماق عادةً بين ثلاثة وسبعة أميال قبالة ساحل كاليفورنيا، اعتمادًا على الموقع، مما يعني أن المشروع سيمر عبر مياه الولاية والمياه الفيدرالية.

وقال سايمون إن العملية لا تنتج أيضًا محلول ملحي.

تحاول المرافق البرية استخراج أكبر قدر ممكن من المياه العذبة للمساعدة في تحقيق التوازن بين تكاليف الطاقة المرتفعة، مع أهداف نموذجية تتمثل في الحصول على 50% من المياه العذبة و50% من المياه المالحة من كل جالون تتم معالجته. ولكن نظرًا لأن OceanWell يستخدم الضغط “الحر” من المحيط، فإنه يمكن أن يعمل بمعدل استرداد أقل يتراوح من 10% إلى 15%، مما ينتج منتجًا ثانويًا أقل ملوحة بكثير يمكن إذابته مرة أخرى في الظروف المحيطة خلال ثوانٍ، على حد قولها.

قال سايمون: “الحل لن يكون لديه الوقت الكافي للاستقرار في قاع البحر، بل سيذهب إلى التيار”. وأضاف: “لا توجد آثار معروفة على المحيط عند هذا التركيز المنخفض، وسنواصل إجراء الدراسات والاختبارات البيئية لمواصلة إثبات ذلك”.

يقول مارك دونوفان، رئيس مجموعة كالديسال المناصرة، وهو أيضًا المسؤول عن معالجة المياه وتحلية المياه في أمريكا الشمالية لدى شركة GHD، وهي شركة هندسية واستشارية، إن هذه التكنولوجيا مثيرة للاهتمام.

وقال دونوفان: “إن فكرة وضعها في قاع قاع البحر، على عمق كافٍ حيث يمكن للضغط الهيدروستاتيكي أن يدفع عملية التناضح العكسي – هناك بالتأكيد ميزة لذلك”. ومن خلال العمل بمعدل استرداد منخفض للغاية، “فصحيح أنهم لا ينتجون محلول ملحي بنفس القدر الذي يفعله النظام الأرضي التقليدي.”

كانت تحلية المياه من بين التقنيات الموضحة في استراتيجية إمدادات المياه التي أطلقها حاكم جافين نيوسوم، والتي صدرت في عام 2022 وسط أكثر ثلاث سنوات جفافًا في الولاية على الإطلاق. وقالت خطة الحاكم إنه من المتوقع أن تشهد ولاية كاليفورنيا انخفاضًا بنسبة 10٪ في إمدادات المياه بحلول عام 2040 بسبب ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض الجريان السطحي.

وقال دونوفان إنه يرى أن تحلية المياه تلعب دورًا محوريًا في استجابة الولاية لتقلص إمدادات المياه. لقد كان سعيدًا برؤية OceanWell تكتسب قوة جذب في منطقة المياه المحلية.

وقال: “أعتقد أنه أمر جيد جدًا للصناعة ولكاليفورنيا ككل”.

وتعتمد منطقة لاس فيرجينيس، التي تزود حوالي 75 ألف شخص، بشكل كامل تقريبًا على المياه المستوردة من مشروع المياه الحكومي، وهو عبارة عن شبكة واسعة من الخزانات والقنوات وخطوط الأنابيب التي تغذي العشرات من الوكالات في جميع أنحاء الولاية. لكن المنطقة تواجه تحديات روتينية خلال أوقات الجفاف، خاصة عندما يضطر مسؤولو الولاية إلى خفض مخصصاتهم.

بالإضافة إلى مشروع OceanWell التجريبي، تمضي Las Virgenes أيضًا قدمًا في خطط مشروع المياه النقية، وهو مرفق لتنقية مياه الصرف الصحي سيكون لديه القدرة على معالجة ما يصل إلى 6 ملايين جالون يوميًا وتعزيز إمدادات المنطقة.

ومن الممكن أن يؤدي هذا المزيج إلى خفض اعتماد المنطقة على المياه المستوردة إلى النصف، وفقًا لما ذكره ماكنوت، المتحدث باسم لاس فيرجينيس.

وقال: “سنكون الآن من أوائل الذين دفعوا هذه التكنولوجيا الجديدة إلى الأمام والتي يمكن أن يكون لها تأثيرات كبيرة على موثوقية المياه على المدى الطويل، مع الحد الأدنى من التأثيرات البيئية، على ولاية كاليفورنيا بأكملها”. “وعلاوة على ذلك، فقد وعدنا مجتمعاتنا بعد موجة الجفاف الأخيرة بأننا سننظر إلى تحلية المياه كخيار ممكن وقابل للتطبيق لتوفير المياه لمنطقة الخدمة حتى لا نمر بما فعلناه من قبل.”

سيأتي تمويل المشروع التجريبي من شركة OceanWell، حيث تقدم Las Virgenes خدمات عينية، بما في ذلك استخدام خزانها الذي يبلغ عمقه 120 قدمًا لاختبار التكنولوجيا.

وقال ماكنوت إن Las Virgenes تفتخر بروح التفكير التقدمي التي تتمتع بها. كانت واحدة من أولى المناطق التي قامت بتركيب أنظمة إعادة تدوير الأنابيب الأرجوانية في السبعينيات، وواحدة من أوائل المناطق التي أعادت استخدام النفايات الصلبة من مرفق استصلاح مياه تابيا. خلال فترة الجفاف الأخيرة، صممت المنطقة أجهزة مخصصة لتقييد التدفق لتقليل المياه للعملاء المسرفين.

وقال إن نظام OceanWell “يمكن أن يحدث ثورة حقيقية في استخدام الطبيعة الأم لمنفعتنا دون الاضطرار إلى توليد تكاليف كهربائية وما يقابلها من انبعاثات غازات الدفيئة”.

لكن اجتياز مشروع تحلية المياه للجهات التنظيمية سيكون عقبة كبيرة. لجنة ساحل كاليفورنيا، ولجنة أراضي الولاية، ومجلس مراقبة موارد المياه بالولاية، وقسم مياه الشرب، ووكالة حماية البيئة، وفيلق الجيش الأمريكي. إن المهندسين هم مجرد بعض الوكالات التي يمكن أن تشارك – كما هو الحال مع عامة الناس، الذين كانوا تاريخياً متشككين في تحلية المياه.

وقال توم لاستر، عالم البيئة في لجنة ساحل كاليفورنيا، إن الفكرة تبدو واعدة، لكنه يتطلع إلى رؤية المزيد من البيانات. شركتين أخريين، سيويل و أونيكا، يختبرون أفكارًا مماثلة باستخدام العوامات السطحية وقوة الأمواج، لكن OceanWell كان الوحيد الذي يعرفه والذي يريد وضع كبسولات في قاع المحيط.

وقال لاستر: “هناك احتمال أن يكون تأثيرها على الحياة البحرية أقل من تأثير المرافق الموجودة على جانب الشاطئ، لكننا لا نعرف إلى أي درجة حتى الآن”. “وبعد ذلك، إذا كان هناك تأثير، فكيف يمكنك التخفيف من شيء كهذا؟ كيف يمكنك تعويض فقدان الحياة البحرية في أعماق البحار؟ سيكون هذا سؤالًا قد نحتاج للإجابة عليه”.

شاركت إيفلين، من نادي سييرا، تحفظات مماثلة حول التأثيرات على الحياة البحرية. تُعد المنطقة المظلمة المظلمة موطنًا للعوالق والكائنات الحية الأخرى التي من المحتمل أن تُحاصر في المرشحات أو تتعرض لتأثيرات طويلة المدى من المحلول الملحي. قالت: “أحتاج إلى رؤية الأرقام وأحتاج إلى رؤية العلم”.

وأشارت إلى أنه على الرغم من أن هذه العملية أقل استهلاكًا للطاقة من تلك التي تستخدمها المنشآت الموجودة على الأرض، إلا أنها ستظل تتطلب قدرًا من الطاقة لدفع المياه العذبة من أعماق المحيطات إلى الشاطئ، ونقلها إلى وجهتها النهائية. وقالت إن الحفاظ على المياه وإعادة تدوير المياه وجمع مياه الأمطار كلها استراتيجيات يجب تجربتها أولاً.

ومع ذلك، أثنت إيفلين على الشركة لتواصلها مع Sierra Club والمجموعات البيئية الأخرى خلال العام الماضي، ولأخذ ملاحظاتهم ومخاوفهم في الاعتبار أثناء تطوير التكنولوجيا.

وقالت إيفلين: “يسعدني أن أرى أن هناك تكنولوجيا جديدة وأن الضرر الذي يلحق بالحياة البحرية أقل، وأن إنتاج الطاقة يمكن أن يكون أقل – أنا سعيد بكل هذه الأشياء”. “لكن الجانب الآخر مني يفكر دائمًا في حقيقة أنه عندما تسحب خيطًا واحدًا في الطبيعة، فإن كل شيء متصل. ولدي مخاوف بشأن كيفية تأثير ذلك علينا بعد 50 أو 60 أو 100 عام من الآن.

وأضاف دونوفان، من GHD، أنه على الرغم من أن المنطقة المعتمة قد تحتوي على حياة بحرية أقل، إلا أن المياه هناك أكثر برودة، لذا قد تتطلب طاقة أكبر قليلاً لدفعها عبر الغشاء مقارنة بالمياه الدافئة. وقال: “لكنني أعتقد بشكل عام أنهم يحصلون على بعض الفوائد الصافية من خلال تواجدهم في تلك المنطقة المظلمة”.

وقد يستغرق الأمر عدة سنوات قبل أن يصل المشروع إلى قاع البحر. وقال سيمون إن الشراكة مع Las Virgenes ستسمح لشركة OceanWell “باختبار الضغط” لقدرات التكنولوجيا في الخزان وجمع المزيد من البيانات. الهدف الحالي هو أن يتم تشغيلها بكامل طاقتها بحلول عام 2028، وتنتج ما يقدر بـ 10 ملايين جالون من المياه العذبة يوميًا.

وبالمقارنة، تنتج محطة تحلية كارلسباد في مقاطعة سان دييغو 50 مليون جالون يوميا، أو حوالي 10٪ من إمدادات المياه في المقاطعة. وستنتج محطة تحلية دوهيني، التي وافقت عليها لجنة السواحل العام الماضي، حوالي 5 ملايين جالون يوميًا في مقاطعة أورانج عند اكتمالها في عام 2027 تقريبًا.

وقال لاستر، من اللجنة الساحلية، إن مشاريع استهلاك المحيطات المفتوحة واسعة النطاق ستظل تواجه صعوبة في الحصول على موافقة الدولة بسبب ارتفاع تكاليف الطاقة والأضرار البيئية التي يمكن أن تسببها. رفضت اللجنة العام الماضي خططًا لإنشاء محطة بوسيدون لتحلية المياه المقترحة في شاطئ هنتنغتون بسبب تلك المخاوف وغيرها.

وقال لاستر إن الأنظمة البحرية الأصغر حجمًا، مثل نظام OceanWell، يمكن أن تستفيد من عملية موافقة أكثر بساطة إذا ثبت نجاحها. وعلى الرغم من أنه لا يعتبر تحلية المياه حلاً سحريًا لجميع مشاكل المياه في الولاية، إلا أنه قال إنها يمكن أن تلعب دورًا صغيرًا في محفظة ولاية كاليفورنيا للمضي قدمًا.

وقال: “إذا تمكنوا من توفير المياه في المناطق الساحلية، فإن ذلك سيوفر المياه للمناطق الداخلية”. “وهذا في حد ذاته سيكون بمثابة مساهمة جيدة للدولة.”