تستخرج الصين وقود الأسلحة فائقة السرعة من مياه البحر.

طور علماء صينيون تقنية لاستخراج البورون من مياه البحر، وهو عنصر أساسي لإنتاج الوقود للأسلحة التي تفوق سرعة الصوت.

بحسب صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست، طور العلماء في جامعة شمال غرب الزراعة والغابات (الصين) تقنية جديدة تسمح باستخراج وجمع البورون من مياه البحر.

البورون عنصر خفيف الوزن يُستخدم كوقود صلب لمحركات سكرامجت في بعض الأسلحة الصينية المتطورة التي تفوق سرعة الصوت. كما أنه عنصر أساسي في مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون، وهي مادة شائعة الاستخدام في الصناعة والدفاع.

وسط التوترات التجارية المتعلقة بالمعادن الاستراتيجية، أصبحت الحاجة إلى إمدادات مستقرة من البورون، إلى جانب النيوديميوم والحديد، ذات أهمية متزايدة لسلاسل التوريد العالمية.

يلعب البورون دوراً حاسماً في إنتاج الوقود اللازم للأسلحة الصينية فرط الصوتية. (صورة: صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست)

تُعدّ الصين أكبر مستهلك للبورون في العالم، لكنها ليست منتجاً رئيسياً له. ويأتي معظم إمدادات البورون العالمية من تركيا والولايات المتحدة.

تحتوي مياه البحر على كميات ضئيلة جدًا من البورون لا تستطيع تقنية تحلية المياه بالتناضح العكسي الحالية إزالتها، بل قد تزيد من تركيزه. وقد يكون الاستخدام طويل الأمد للمياه المفلترة التي لا تزال تحتوي على البورون ضارًا بالصحة.

في دراسة نُشرت في 7 نوفمبر في مجلة Science Bulletin، ذكر فريق البحث أن تقنية التبخر السطحي التي تعمل بالطاقة الشمسية (SDIE) يتم اعتبارها حلاً مستداماً لإنتاج المياه العذبة.

أوضح الفريق أن دمج المواد الماصة الانتقائية مؤخراً في نظام SDIE قد فتح المجال أمام إمكانية فصل المياه العذبة واستخلاص العديد من العناصر القيّمة في آنٍ واحد، مثل الليثيوم واليورانيوم والسيزيوم. وانطلاقاً من هذا الأساس، طوّروا نظاماً يعمل بالطاقة الشمسية لإنتاج المياه العذبة وفصل البورون من مياه البحر.

ابتكر الفريق هلامًا جديدًا يُسمى MMS، باستخدام ألجينات الصوديوم كقاعدة، مع إضافة مركبين متطورين تقنيًا هما MXene وMgO. MXene مادة نانوية ثنائية الأبعاد ذات بنية شبيهة بالجرافين، وتتميز بتحويلها الضوئي الحراري الفعال، مما يُسرّع عملية التبخر. أما MgO، فيعمل كمادة ماصة، مما يُتيح التقاط البورون بشكل انتقائي.

يُصنع جل MMS على شكل صفائح رقيقة بسمك 2 مم. تطفو الطبقة العلوية على سطح الماء لامتصاص الضوء وتبادل الهواء، بينما تُغمر الطبقة السفلية في مياه البحر لإتمام عملية الامتصاص.

تحت أشعة الشمس، يتبخر الماء من سطح الهلام، مما يُحدث تدرجًا في التركيز يسحب مياه البحر إلى أعلى عبر الهلام. ويمتص الجزء من الهلام الملامس لمياه البحر الماء والبورون باستمرار، بينما تحتفظ جزيئات أكسيد المغنيسيوم الموجودة بداخله بالبورون.

بحسب فريق البحث، يتم إنتاج المياه العذبة عن طريق التبخر داخل هلام مركب MXene-MgO، بينما يتراكم البورون داخل الهلام. في الاختبارات المعملية، حقق النظام معدل تبخر أقصى قدره 2.14 كجم من الماء لكل متر مربع من الهلام في الساعة، والتقط 225.52 ملجم من البورون.

تستمد مادة MMS فعاليتها من بنيتها المسامية الطبقية الفريدة ومزيجها من MXene وMgO. يمتص MXene الضوء ويحول الطاقة إلى حرارة، بينما يُعد MgO مادة ماصة فعالة للبورون. كما تُسهم التغيرات في درجة الحرارة والتركيز والتدفق داخل الهلام في تسريع معدل امتصاص البورون.

للتحقق من جدوى التطبيق العملي، أجرى الفريق اختبارات خارجية في هونغ كونغ. بعد ثلاث ساعات من التشغيل، ظهر تكثف على الجزء العلوي من الجهاز. على الرغم من ضعف الإشعاع الشمسي نسبيًا في شهر مارس، أنتج الجل 5.20 كجم من الماء/م² وامتص 122.45 ملجم من البورون/م². لم يتم الكشف عن أيونات البورون في الماء المتكثف.

بحسب فريق البحث، يمكن إعادة استخدام جل MMS عدة مرات. بعد سبع دورات، ظلت قدرة امتصاص البورون أعلى من 86%، بينما لم ينخفض ​​معدل التبخر إلا قليلاً.

"تظهر النتائج أن MMS لديها إمكانات كبيرة في إنتاج المياه العذبة واستخراج البورون من مياه البحر أو المياه قليلة الملوحة في آن واحد"، قال فان زيمين، قائد مشروع البحث، مضيفًا أن الفريق يريد مواصلة تقييم تكلفة وقابلية التوسع لهذه التقنية لتطبيقات واسعة النطاق.

هوا يو (وفقًا لـ SCMP)

المصدر: https://vtcnews.vn/trung-quoc-chiet-xuat-nhien-lieu-vu-khi-sieu-thanh-tu-nuoc-bien-ar992127.html