رئيس قسم العلوم التطبيقية ينشر بحثين في جريدة الصباح
قام السيد رئيس قسم العلوم التطبيقية الاستاذ الدكتور علي مطشر موسى بنشر بحثيين في جريدة الصباح وهما
1.معالجات تلوث التربة بالنفط المتسرب .
2.خزن الطاقة الكهربائية .. أنماط وتجارب مثمرة
ودار البحث الاول حول مشكلة تلوث التربة بالمشتقات النفطية المتسربة من الانابيب الناقلة واحدة من القضايا المهمة، ذات التأثير السلبي على التربة نفسها اضافة الى انعكاسها على المياه الجوفية في تلك المنطقة.لهذا تهتم العديد من الدول والشركات المنتجة بإيجاد الحلول وتطوير ما هو معروف، والمعضلة لا تقتصر على المناطق الساخنة حصرا.اذ تكمن مشكلة التلوث في ان المشتقات النفطية تمتلك درجة ذوبان قليلة في الماء وينظر لها بأنها سائل غير مائي ولان المشتقات النفطية بكثافة اقل من كثافة الماء تتحدد وبدرجة كبيرة انتشارها في الماء بحركة المشتقات تحت الارض.لهذا تقسم مناطق المشتقات تحت الارض الى ثلاث مناطق، الاولى غير المشبعة والثانية المشبعة تقريبا او الشعرية واخيرا المشبعة.عند نفاذ المشتقات النفطية في التربة، هناك نوعان من القوى المؤثرة على الانتشار، الاولى قوة الجاذبية والثانية الضغط الشعري . الجاذبية تكون الاكثر تأثيرا والمتغلبة عند التحرك الى الاسفل، اما الضغط الشعري فهو المتسبب في الانتشار الجانبي، وهذا الاخير يعتمد على النمط الذي تنتشر به المشتقات، في المناطق الشعرية التي بها تشبع بالماء يكون شكل الانتشار معقدا و جانبيا قرب السطح ويستمر لحين الوصول الى العمق الحرج.
الطرق الاساسية في معالجة التسرب، الأولى هي في منطقة التسرب . وتعد القدرة على السيطرة واستعادة السوائل المتسربة قرب السطح من العوامل التي تحدد فاعلية الطريقة، اما الثانية فتتلخص بنقل التربة الملوثة خارج منطقة التسريب وبعدها المعالجة.
في الوقت الحاضر هناك العديد من الطرق لتنظيف الاتربة الملوثة التي ثبت نجاحها، والتي من امثلتها الاستخلاص البخاري والمعالجات البايولوجية . المعالجة الموقعية تعد تكنولوجيا مكلفة ولكن الكلفة تقل عندما يكون حجم التراب كبيرا أو انه من الصعب نقله.كذلك تصنف طرق المعالجة واعتمادا على ميكانكية المعالجة الى طرق فيزياوية وكيمياوية وبايولوجية واخيرا الطرق الحرارية.
في الطرق الاولى يستفاد من الخصائص الفيزياوية والكيمياوية لنوع السائل المتسرب لتدمير او احتواء الملوثات. في الطرق الفيزياوية يحفز التحول الطوري للملوثات. اما في الكيمياوية يتم تغيير التركيب الكيمياوي وبالتالي السلوك للملوث بواسطة التفاعلات الكيمياوية لتوليد مركبات اقل سمية او مركب جديد افضل .المعالجات هذه مكلفة ويمكن انجازها بفترات زمنية قصيرة مقارنة بالطرق البايولوجية ,ولقد وصل التطور بالمعدات المستخدمة شوطا متقدما، بقي ان هذه التقنيات (الفيزياوية والكيمياوية) هي حساسة لبعض العوامل الخاصة بالتربة مثل اذا كانت التربة طينية او رطبة والتي تؤثر في اداء الطريقة المتبعة .من الطرق المتبعة والمعتمدة الطرق الحرارية والتي يندرج تحتها بضع تقنيات، هي المقاومة الكهربائية، الحقن البخاري والتسخين الموصل والتسخين بالترددات الراديوية ,في كل هذه التقنيات تعتمد بعملها على اضافة الحرارة الى التربة لتزيد كفاءة ازالة المواد المتطايرة والملوثات شبة المتطايرة . اما الحقن والشفط البخاري فهما جانبان متكاملان لضمان ازالة ومعالجة الملوثات المتحركة وتعتمد على فكرة ان الضغط البخاري للمركبات العضوية يزداد مع درجة الحرارة مسببا بذلك اعادة توزيع كبيرة للطور البخاري مع تسخين تحت السطح. في حالة وجود الماء مع المكونات النفطية تتحدد درجة غليان الخليط بحيث ان درجة غليان الخليط تكون اقل من درجة غليان الماء واستمرار التسخين للملوثات تحت السطح تسبب باستعادة الملوثات من الذائب.من الطرق الاخرى التسخين بالمقاومة الكهربائية التي تتمثل بامرار تيار كهربائي خلال الضباب في التربة بين مصفوفات من الاقطاب، وبمرور التيار الكهربائي خلال المسامات في التربة الرطبة تولد المقاومة الكهربائية للتربة الحرارة، والشكل الاكثر اداء للاقطاب هو المثلث وباستخدام كهربائية ثلاثية الطور.
من الطرق الشائعة الاستخدام في منطقة التلوث او عند نقل التربة الملوثة للمختبرات، هي الغسل بمذيب كيمياوي، في هذه التقنية يستخلص الملوث العضوي من التربة الملوثة وبعدها يعرض لمعالجة تفكيكية، وقبل الغسل لابد من التعرف الى طبيعة الملوث لتحديد المذيب الملائم .من سلبيات هذه الطريقة كونها تحتاج الى معدات متخصصة وتواجد مجموعة من المتخصصين .من الطرق الكيمياوية الاخرى هي الاكسدة الكيمياوية التي اعطت نتائج جيدة، وتعتمد هذه الطريقة على استخدام عامل مؤكسد قوي لتسهيل انحلال الملوث العضوي , من ميزاتها امكانية استخدامها موضوعيا او حتى بعد نقل التربة الى مكان
اخر.
ومن الطرق الموضعية المستخدمة امرار تيار كهربائي باستخدام اقطاب كرافيتية او البلاتين، يولد المجال الكهربائي عينات متحركة مشحونة كهربائيا وجزيئات وايونات تتحرك باتجاة الاقطاب وبعد الانتهاء تزال الملوثات من الاقطاب بعملية الاختزال .تتحدد هذه الطريقة بقابلية ذوبان الملوثات ، و تقل كفاءة هذه الطريقة اذا كان تركيز الايونات المراد رفعها قليلا وبوجود تراكيب هجينة عند السطح تقل الكفاءة.
وتطرق المقال الثاني الى خزن الطاقة عملية طبيعية قديمة قدم الكون نفسه. وفي المراحل الاولى لنشوء الكون خزنت الطاقة في النجوم والشمس واليوم نستعيدها من الشمس بطريقة مباشرة ،كما في عمليات التسخين او بطريقة غير مباشرة عبر التحويلات الضوئية الكهربائية .في الوقت الحالي تخزن الطاقة بواسطة اجهزة أو أوساط فيزياوية .
عديدة هي انواع الطاقة التي تخزن ،منها الطاقة الكيمياوية كما في البطاريات اما السدود فهي تعمل على خزن الطاقة الكامنة ،وقطعة الثلج تعمل على خزن الحرارة الكامنة للاستفادة منها لاحقا في التبريد , وحتى الغذاء هو نوع من خزن الطاقة الكيميائية . في عمليات خزن الطاقة نحن نحولها من شكل يصعب خزنه الى شكل اخر يسهل مع الخزن , وعمليات الخزن تصنف الى عمليات قصيرة واخرى طويلة , والانواع الاكثر شيوعا من الطاقات التي تخزن هي الطاقات الميكانيكية والكهربائية والكيمياوية والحرارية والاحيائية. مع انتشار استخدام الطاقة الكهربائية اصبح خزنها عاملا مهما ومؤثرا في التطور الاقتصادي , و بعكس انواع خزن الطاقات الاخرى المعروفة مثل الفحم , يتوجب استخدام حال توليدها او تحويلها انيا لانواع اخرى من الطاقات مثل الطاقات الكامنة او الحركية او الكيمياوية.
الكهربائي الهيدروليكي من الطرق الشائعة في خزن الطاقة الكهربائية وبكميات كبيرة هي مايصطلح عليه الخزن الكهربائي الهيدروليكي وهو المعمول به اليوم في النرويج والولايات المتحدة الاميركية , في هذه الطريقة يمكن الاستفادة من التضاريس الجغرافية التي يمكن اعتبارها خزانات كبيرة للماء , في اوقات الطلب القليل على الكهرباء يمكن الاستفادة من الفائض في الكهرباء لضخ الماء الى هذه الخزانات , وعند ازدياد الطلب على الكهرباء ينتفع من هذه المياة لتوليد الكهرباء وبهذا نعمل على تحويل الطاقة الكامنة للمياه التي ضخت الى كهربائية ثانية ,في النرويج هذه الطريقة تسمح بتوليد من 25 – 30 جيكا واط وهي ماتعادل الطاقات الخزنية الاوروبية الكلية بالبطاريات . وهناك دراسة الان لاستخدام هذة التقنية في المانيا .
والطريقة الثانية المعتمدة هي استخدام البطاريات والذي ينظر اليها كاجهزة خزن كهروكيميائية . في البدء لم تستخدم البطاريات في عمليات الخزن لصغر قدرتها وارتفاع كلفتها. ولكن منذ عقد تطورت تكنولوجيا صناعة البطاريات ،والانواع الجديدة لها مواصفات لم تكن متوفرة في البطاريات القديمة كما هو الحال مع البطاريات القابلة للشحن التي تدعى ايضا بالبطاريات الخزنية تشتمل على واحدة او اكثر من الخلايا الكهرو كيمياوية وغالبا مايشار اليها بالخلايا الثانوية وذلك لكون التفاعل الكهروكيمياوي كهربائيا معكوسا , وهذه البطاريات باشكال وحجوم مختلفة ،تبدأ من البطاريات على شكل قرص صغير وتنتهي بمنظومات سعة الميكا واط التي تعمل على تثبيت شبكة التوزيع الكهربائي , ومن اكثرها استخداما بطاريات الليثيوم ايون بلومير والنيكل كادميوم. تمتاز البطاريات القابلة لاعادة الشحن بقلة تكلفة الاستخدام الكلية وغير ضارة بالبيئة مثل البطاريات ذات العمر
المحدد .
المتسعات العملاقة من الطرق التي يعمل المتخصصون على تطويرها لخزن الطاقة الكهربائية هي استخدام المتسعات العملاقة التي هي مستخدمة الان مع باصات النقل في الصين وذلك لسرعة شحنها بالكهرباء في محطات توقف الباصات , وتسمى هذه المتسعات بذات الطبقات الكهريائية المزدوجة , وهي بكل انواعها لاتمتلك طبقة صلبة عازلة , وتمثل الجسر بين المتسعات التقليدية والبطاريات القابلة لاعادة الشحن وهي قادرة على خزن طاقة بوحدة الكتلة اكثر من التقليدية تصل الى 10000 مرة . وبسبب كثافة الثدرة التي تكون 100 مرة اكبر من التقليدية مما يعني دورات شحن وتفريغ اقصر بكثير وهي قادرة على قدرات شحن اكثر من التقليدية . من تقنيات خزن الطاقة الكهربائية استخدام العجلة الطائرة , في هذه الطريقة الطاقة الكهربائية تستخدم لتدوير عجلة موضوعة في جو مفرغ من الهواء وتستمر العجلة بالدوران وعند الحاجة تسحب الطاقة التي خزنت وايضا يمكن خزن الطاقة الكهربائية بضغط الهواء حيث يتم الخزن مع الهواء او من خلال عمليات الخزن الحرارية .
ولمزيد من الاطلاع نرفق روابط المقالين :
http://www.alsabaah.iq/ArticleShow.aspx?ID=112465
http://www.alsabaah.iq/ArticleShow.aspx?ID=109941
تاريخ النشر : 23 / 03 / 2016
المصدر : أعلام القسم