دراسة لتطوير جيل جديد من فلاتر الهواء للحفاظ على بيئة قطر

بمنحة من الصندوق القطري لرعاية البحث العلمي يتعاون فريق من العلماء والباحثين في إنتاج مواد بوليمرية يمكن استخدامها في تطوير جيل جديد من فلاتر الغازات فائقة الكفاءة التي ستكون قادرة على حجز ثاني أكسيد الكربون المنبعث من محطات الطاقة، ومن ثم المساهمة في منع تلوث البيئة. وقد نشرت مجلة نيتشر كوميونيكيشنز مؤخراً نتائج الأبحاث التي قام بها هؤلاء العلماء والتي كشفت إمكانية إنشاء أغشية مجهرية بمقياس النانو تعمل على تصفية وحجز العناصر الضارة. 

وتمثل الفلاتر جزءاً من حياتنا اليومية، إذ نستخدمها في أغراض شتى ما بين مصفاة الإسباغيتي إلى واقي النافذة لمنع دخول الحشرات، وتعمل الفلاتر في أبسط أشكالها على تنقية الهواء والمياه من التراب والغبار، ومع تطور تقنيات الفلترة، تطور كذلك مستوى الدقة في قدرتها على التصفية أو التنقية. 

ويشرح الدكتور إيسان سيفانيا، زميل الأبحاث المتقدمة في الفيزياء التجريبية في قسم العلوم البيولوجية والاجتماعية في جامعة كامبريدج، أهمية الفلاتر المجهرية قائلاً: ”يعمل غشاء الفلتر كحاجز تمر الأشياء من خلاله، وحسب الغرض من التنقية أو التصفية، يمكن تصنيع أغشية قادرة على احتجاز الغازات وفصلها من أجل الحفاظ على البيئة. فالهواء يتكون عادة من أكسجين ونيتروجين، ولكن الغازات التي تنبعث من محطات الطاقة تخلو من الأكسجين الذي احترق وتحول إلى نيتروجين وثاني أكسيد الكربون. ولهذا سنحتاج إلى فصل ثاني أكسيد الكربون من الهواء واحتجازه حتى لا نلوث الهواء.“ 

وتعتبر عملية وضع الثقوب الميكروسكوبية في الأغشية، عملية دقيقة للغاية لأن تطوير مثل هذه المواد ذات المسام المجهرية بحجم النانومتر يعتمد فقط على اكتشاف سلوك البوليمرات التي تستخدم كمواد أولية للوصول إلى الأغشية النهائية المتقدمة. وحسب أنواع المسام الناتجة وبنيتها، من الممكن إنتاج المواد المطلوبة لغرض معين، مثل فلترة الغازات والجزيئات الميكروسكوبية. 

يرأس فريق الباحثين الدكتور شاهين المحتسب، أستاذ الهندسة الكيميائية المشارك في جامعة قطر، والدكتور إيسان سيفانيا، زميل الأبحاث المتطورة في مختبر كافينديش والمرشح لمنصب الأستاذ المشارك في جامعة كيوتو، ونجح العالمان بفضل تعاونهما  المشترك في الوصول لعدد من الملاحظات البحثية عالية التأثير خلال العامين  الماضيين، منها البحث ذائع الصيت في مجلة نيتشر ماتيريالز في العام الماضي عن اكتشاف آلية جديدة لتوصيل الأدوية للخلايا المصابة بالسرطان تسمى صدمة  التنافذ الجماعي. 

وفي هذا الصدد، يقول الدكتور المحتسب: ”تحتوي معامل قسم الهندسة الكيميائية ووحدة المختبر في جامعة قطر على تجهيزات عالية التقنية ساعدتنا في اختبار المواد ذات المسام المجهرية حيث نستخدم أغشية يمكنها فلترة المواد وامتصاصها، كما كان للمعدات والأجهزة في جامعة كامبريدج والخبرة والمعرفة التي يتمتع بها العلماء هناك دور أساسي في تسهيل إجراء الأبحاث على المواد ذات المسام المجهرية.“ 

ويضيف: ”تزخر قطر بالعديد من المصانع والمشروعات في مجال تصنيع الغاز الطبيعي والبتروكيماويات، وتعتمد هذه المصانع على التنقية والفلترة لتحقيق الأداء الأمثل. ونظراً لأن هذه المصانع تنتج أشكالاً متنوعة من المخلفات الغازية والسائلة التي تحتوي على عناصر ضارة ينبغي إزالتها، تتضح مدى أهمية الفلاتر الجديدة في تصفية هذه العناصر من أجل حماية البيئة والحفاظ عليها“. 

ويشيد الدكتور المحتسب بمبادرة مؤسسة قطر في تمويل الأبحاث التي لها استخدامات عملية واسعة وتطبيقات حيوية شديدة الأهمية، قائلا: ”تسير قطر بخطى ثابتة على طريق الريادة الإقليمية في إنتاج المعرفة المتقدمة، ويتجلى ذلك من خلال الدعم الرائع الذي تقدمه مؤسسة قطر للعديد من المبادرات الواعدة التي تدعم البحث العلمي وتطور الابتكارات العلمية، فتمويل أبحاث تطوير المواد الجديدة ذات المسام الجوهرية يعد أحد الأمثلة الكثيرة على هذا الدعم المحمود“. 

وأثناء حديثه عن الأبحاث الأخرى التي يمولها الصندوق القطري لرعاية البحث العلمي، أعرب الدكتور سيفانيا عن انبهاره بجهود الصندوق ورؤيته الطموحة، الأمر الذي يسهم، حسب تعبيره، في تشكيل ثقافة البحث العلمي في قطر، وقال في ذلك: ”قطر كما أراها من الخارج دولة منفتحة تتمتع بموارد مالية ضخمة، ولديها الفرصة والقدرة على النمو. وقد كان هناك تعاون وثيق مع جامعة قطر في السنوات القليلة الماضية، وأتطلع للإعلان عن المزيد من أخبار الاكتشافات الرائعة في المستقبل، ليس في مجال فصل الغاز فحسب بل وفي تحلية المياه كذلك، إذ أن هذين المجالين هما اللذان يشكلان أهمية قصوى للاقتصاد القطري.“ 

هذا، وسيكون لهذه الأبحاث فائدة كبيرة لدولة قطر باعتبارها واحدة من أكبر منتجي الغاز الطبيعي في العالم، وكونها دولة تعتمد بشكل مكثف على تحلية مياه البحر، وانطلاقا من رؤية قطر التي تسعى لاستغلال هذه التقنية في تطبيقات محلية، يخطط فريق الباحثين لتطوير تقنية الأغشية لاستخدامها في فصل الغاز والسوائل في العديد من القطاعات أبرزها إنتاج الوقود وتحلية المياه. 

جدير بالذكر أن الصندوق القطري لرعاية البحث العلمي يمول هذه الدراسة العلمية في إطار برنامج الأولويات الوطنية للبحث العلمي الذي يسعى لتحقيق ثقافة محلية تدعم الأبحاث المفيدة في قطر والمنطقة والعالم بأسره. ويحرص برنامج الأولويات الوطنية للبحث العلمي على تشجيع التعاون الدولي في مجال البحث العلمي مع المؤسسات في قطر، كما هو الحال في هذه المنحة، ولزيادة الوعي بهذه الفرص وغيرها من فرص التعاون الدولي، يزور وفد من الصندوق القطري لرعاية البحث العلمي المملكة المتحدة وأيرلندا للقاء المؤسسات والجامعات البحثية الكبرى وبحث سبل التعاون المشترك معها. 

ولمعرفة المزيد عن المشاريع البحثية الأخرى للصندوق القطري لرعاية البحث العلمي أو للمشاركة في أحد برامج الصندوق، يرجى زيارة الموقع الإلكتروني: http://www.qnrf.org/.