المحركات الدقيقة تعيد تعريف معالجة المياه بدقة الذكاء الاصطناعي

طور باحثون من معهد كاتالونيا لأبحاث الكيمياء (ICIQ) في إسبانيا محركات دقيقة مبتكرة قادرة على الملاحة الذاتية وتنقية مياه الصرف الصحي. تستخدم هذه المحركات الدقيقة التفاعلات الكيميائية لإطلاق فقاعات تدفعها للأمام، وهي مغطاة بمركب يُعرف باسم اللاكيز (laccase)، الذي يسرع تحويل اليوريا إلى الأمونيا عند تعرضها للمياه الملوثة.

ولا يعالج هذا الاختراق مشكلة تلوث المياه فحسب، بل يوفر أيضاً إمكانية توليد الطاقة الخضراء من الأمونيا المنتجة. ولتحسين كفاءة هذه المحركات الدقيقة، سيتم استخدام طريقة ذكاء اصطناعي (AI) تم تطويرها في جامعة غوتنبرغ.

أصبحت المحركات الدقيقة أداة واعدة للمعالجة البيئية بسبب قدرتها على أداء مهام محددة على المقياس الميكروي. تتكون المحركات الدقيقة التي أنشأها معهد ICIQ من أنبوب مصنوع من السيليكون وثاني أكسيد المنغنيز يولد فقاعات من خلال التفاعلات الكيميائية، مما يدفع المحرك الدقيق للأمام. يتيح هذا التصميم الفريد لها الملاحة ذاتياً داخل المياه الملوثة، مما يجعلها أصولاً قيمة لمعالجة مياه الصرف الصحي.

تتم طلاء المحركات الدقيقة التي طورها معهد ICIQ باللاكيز، وهو مركب كيميائي يعزز تحويل اليوريا، وهي ملوث شائع في المياه، إلى أمونيا. لهذا التحويل آثار كبيرة على معالجة المياه حيث يمنع التخثث، وهي مشكلة رئيسية في المناطق الحضرية. علاوة على ذلك، يوفر تحويل اليوريا إلى أمونيا ميزة إضافية – حيث يمكن أن يعمل كمصدر للطاقة الخضراء. يمكن تحويل الأمونيا إلى هيدروجين، مما يجعلها مرشحاً محتملاً لإنتاج الطاقة المستدامة.

معالجة التحديات في تطوير المحركات الدقيقة

وعلى الرغم من الإمكانات الواعدة لهذه المحركات الدقيقة، هناك تحديات يجب التغلب عليها في تطويرها. أحد العوائق الرئيسية هو التداخل الناتج عن الفقاعات المتولدة أثناء تشغيلها. تحجب الفقاعات الرؤية تحت المجهر، مما يجعل من الصعب على الباحثين مراقبة حركات وكفاءة المحركات الدقيقة بدقة.

ولمعالجة هذه المشكلة، طور باحثون في جامعة غوتنبرغ طريقة ذكاء اصطناعي تسمح بتقدير حركات المحركات الدقيقة تحت المجهر. يتيح هذا النهج القائم على التعلم الآلي المراقبة المتزامنة للعديد من المحركات الدقيقة داخل السائل. وتمتلك هذه breakthrough في تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي القدرة على إحداث ثورة في تطوير وتحسين المحركات الدقيقة، لا سيما في البيئات المختبرية حيث تكون المراقبة الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية.

وبينما يعد احتمال أن تصبح محطات معالجة المياه الحضرية منتجة للطاقة أمراً مثيراً، لا يزال هناك قدر كبير من أعمال التطوير في الطريق. يظل تحسين تصميم المحركات الدقيقة محور التركيز الرئيسي، حيث يسعى الباحثون إلى تعزيز كفاءتها في تنقية المياه. بالإضافة إلى ذلك، يجب تعديل طريقة الذكاء الاصطناعي التي طورتها جامعة غوتنبرغ أكثر لتكون متوافقة مع التجارب واسعة النطاق.

ضبط المحركات الدقيقة لإتقانها

أكد هارشيث باشيمانشي، طالب دكتوراه في قسم الفيزياء بجامعة غوتنبرغ، أهمية ضبط هذه المحركات الدقيقة بدقة لتحقيق النتائج المثلى. إن الجمع بين المراقبة المدعومة بالذكاء الاصطناعي وجهود البحث المستمرة هو المفتاح لتحقيق الإمكانات الكاملة لهذه التكنولوجيا الرائدة.