إبتكار مصري يحوّل المُتبقيات الزراعية إلى مصدر لمعالجة مياه الصرف وتوليد الكهرباء

كتب : أحمد عبد الحليم

في إطار دعم الابتكار البيئي وتشجيع طلاب المدارس الثانوية في مصر على تطوير ابتكارات مائية تسهم في معالجة قضايا المياه، فاز مشروع تحسين كفاءة خلايا الوقود الميكروبية لمعالجة مياه الصرف وتوليد الكهرباء، باستخدام الكربون المنشط المستخلص من قش الأرز وحطب الذرة ومواد نانوية من أوراق الشاي، بتمثيل مصر في جائزة ستوكهولم جونيور الدولية 2026.

صاحبة المشروع: بسملة رضا دياب
المدرسة: مدرسة الشهيد أحمد إبراهيم الموافي المتميزة للغات
المحافظة: الدقهلية
الصف الدراسي: الثالث الثانوي للعام الدراسي 2026–2027.

التحدي البيئي
يمثل التخلص غير الآمن من المُتبقيات الزراعية، مثل قش الأرز وحطب الذرة، إلى جانب أوراق الشاي المستعملة، تحديًا بيئيًا، فضلًا عن إهدار موارد يمكن إعادة توظيفها والاستفادة منها. ويتزامن ذلك مع تلوث المياه بالمواد العضوية، ومحدودية كفاءة خلايا الوقود الميكروبية في معالجة مياه الصرف وتوليد الكهرباء، وهو ما يعزز الحاجة إلى ابتكار حلول تجمع بين معالجة المياه واستعادة الطاقة وإعادة استخدام المُتبقيات.

الحل المقترح
تعتمد فكرة المشروع على تحسين أداء خلايا الوقود الميكروبية، التي تستعين بالكائنات الدقيقة لتحليل المواد العضوية الموجودة في مياه الصرف وتوليد الكهرباء، وذلك من خلال تطوير أقطاب الخلايا باستخدام كربون منشط مستخلص من قش الأرز وحطب الذرة، إلى جانب إضافة مواد نانوية مشتقة من أوراق الشاي.

ويستهدف هذا التطوير تعزيز انتقال الإلكترونات وتحسين التفاعل بين الأقطاب والكائنات الدقيقة، بما يدعم كفاءة معالجة المُلوثات العضوية ويرفع الأداء الكهربائي للخلايا.

مراحل التنفيذ
شملت مراحل تنفيذ المشروع تحضير الكربون المنشط من المُتبقيات الزراعية واستخدامه في طلاء الأقطاب، ثم تجميع خلية وقود ميكروبية تحتوي على حمأة نشطة ومياه صرف. وأُجريت تجربتان للمقارنة بين الأداء الأولي للخلية وأدائها بعد تطوير مكوناتها وظروف تشغيلها.

التجربة الأولى: استخدمت أقطابًا معدلة بالكربون المنشط، وبلغ الجهد الكهربائي 0.31 فولت، فيما سجلت كثافة القدرة الكهربائية 148 ملي واط لكل متر مربع.

التجربة الثانية: تضمنت إضافة المواد النانوية المشتقة من أوراق الشاي، وتحسين ظروف تحضير الكربون المنشط، وإثراء الحمأة بالجلوكوز لدعم النشاط الميكروبي. وأسفرت عن ارتفاع الجهد الكهربائي إلى 0.55 فولت، وزيادة كثافة القدرة الكهربائية إلى 592 ملي واط لكل متر مربع.

أبرز النتائج
تحسين توليد الكهرباء: أظهرت نتائج التجربة الثانية ارتفاع الجهد الكهربائي بنحو 300% مقارنة بالتجربة الأولى، إلى جانب زيادة كثافة القدرة الكهربائية من 148 إلى 592 ملي واط لكل متر مربع.

معالجة مياه الصرف: أشارت النتائج إلى تحسن واضح في إزالة المُلوثات العضوية، مع تعزيز انتقال الإلكترونات والتفاعل بين الأقطاب والكائنات الدقيقة.

تدوير المُتبقيات الزراعية: قدم المشروع نموذجًا لإعادة توظيف قش الأرز وحطب الذرة وأوراق الشاي في إنتاج مواد تسهم في تحسين أداء الخلايا، بما يدعم استعادة الموارد وتطبيق مفاهيم الاقتصاد الدائري.

التتويج في ستوكهولم
وفي 25 أغسطس 2026، أُعلن فوز بسملة رضا دياب بجائزة اختيار الجمهور، خلال حفل التتويج الملكي لجائزة ستوكهولم للمياه للشباب 2026، الذي أُقيم في قاعة مدينة ستوكهولم، بحضور جلالة الملك كارل السادس عشر غوستاف، ملك السويد، وصاحبة السمو الملكي الأميرة فيكتوريا، ولية عهد السويد وراعية الجائزة، إلى جانب عدد من القيادات والخبراء الدوليين في قطاع المياه.