Simulation by CORMIX of the dispersion at sea of brine discharges from the CORSO desalination plant - Algeria

يُعد البحر الأبيض المتوسط مكاناً يلتقي فيه الابتكار البشري بالحدود الطبيعية في كثير من الأحيان. ومع نمو المدن الساحلية وندرة المياه العذبة، لجأت العديد من الدول إلى تحلية المياه، وهي عملية تعمل على تجريد مياه البحر من الملح لإنتاج مياه صالحة للشرب. وبينما تعالج هذه التكنولوجيا نقصاً حرجاً، فإنها تخلق منتجاً ثانوياً: المحلول الملحي. هذا هو الماء المتبقي من العملية، وهو أكثر ملوحة وكثافة بكثير من مياه المحيط التي جاء منها. وعندما يتم إلقاء هذا السائل الثقيل والمالح مرة أخرى في البحر، فإنه لا يمتزج ببساطة ويختفي؛ بل لأنه أثقل، فإنه يغوص وينتشر على طول القاع، مما قد يؤدي إلى إنشاء طبقة من المياه شديدة الملوحة بحيث لا تصلح للنباتات والحيوانات التي تعيش هناك. ويتمثل التحدي الذي يواجه المهندسين في تصميم طريقة لإطلاق هذا المحلول الملحي بحيث يمتزج مع المحيط بسرعة كافية ليكون غير ضار قبل أن يستقر.

في مدينة كورسو الساحلية بالجزائر، بدأ محطة ضخمة لتحلية المياه عملياتها في عام 2023 لتزويد المنطقة بالمياه العذبة. ولضمان عدم إضرار هذه المنشأة بالحياة البحرية المحلية، استخدم فريق من الباحثين برنامجاً حاسوبياً متخصصاً لمحاكاة كيفية سلوك المحلول الملحي الناتج عن المحطة في المحيط. لم يعتمدوا على التخمين فح، بل بنوا نموذجاً رقمياً للبيئة تحت الماء، بما في ذلك أنابيب التصريف الخاصة بالمحطة، والتيارات المحلية، والرياح، لمراقبة كيفية تحرك سحابة الملوحة. كان الهدف هو معرفة ما إذا كان التصميم الحالي للأنابيب الموجودة تحت الماء، والمعروف باسم "الموزع"، يقوم بوظيفته في نشر المحلول الملحي بشكل آمن.

ركز الباحثون على ثلاث مجموعات مختلفة من الظروف الجوية لمعرفة مدى صمود النظام. فقد اختبروا سيناريو يتسم برياح وتيارات قوية، وسيناريو بظروف متوسطة، وسيناريو آخر بمياه هادئة وساكنة تماماً. وفي السيناريو الأفضل حالاً، حيث تتحرك الرياح والمياه بسرعة، تحركت سحابة المحلول الملحي بعيداً عن الشاطئ ولم تلمس الأنابيب التي تجلب مياه البحر لمعالجتها. ومع ذلك، حتى في هذا الوضع المواتي، أظهرت المحاكاة أن المحلول الملحي لم يمتزج بما يكفي بمفرده؛ فقد كانت المياه تحتاج إلى التخفيف بمقدار خمس عشرة مرة لتصبح آمنة للبيئة، بينما نجحت الأنابيب الحالية في تخفيفه بمقدار تسع مرات فقط قبل أن تقطع السحابة مسافة كافية لتصل إلى مستوى آمن. وهذا يعني أن المحيط نفسه كان عليه القيام بمعظم العمل لتنقية التصريف، بدلاً من قيام الأنابيب بذلك فور عملية الإطلاق.

وأصبح الوضع أكثر إثارة للقلق عندما قام الباحثون بمحاكاة الظروف الأكثر هدوءاً. ففي السيناريو المتوسط، مع رياح وتيارات أضعف، بدأت سحابة الملوحة بالانجراف عائدة نحو الشاطئ، وبدأت تتفاعل مع أنابيب السحب التي تغذي المحطة، مما قد يؤدي إلى سحب الملوحة الزائدة مرة أخرى إلى النظام الذي يُفترض به إنتاج المياه العذبة. وفي السيناريو الأسوأ، حيث كانت المياه ساكنة تقريباً، تحركت السحابة ببطء شديد بل وعادت باتجاه الخط الساحلي، مما خلق خطراً كبيراً من إعادة الدخول إلى نظام السحب. وفي هذه الظروف الهادئة، ظل المحلول الملحي مركزاً لمسافة طويلة، وفشلت أنابيب المحطة في توفير الامتزاج اللازم لحماية النظام البيئي المحلي.

خلصت الدراسة إلى أن التصميم الحالي لنظام التصريف في محطة كورسو لا يعمل بشكل جيد بما يكفي لضمان السلامة في جميع الظروف. ووجد الباحثون أن الأنابيب ببساطة لا تدفع المحلول الملحي بقوة كافية لخلطه بسرعة. ولإصلاح ذلك، أوصوا بزيادة السرعة التي يُضخ بها المحلول الملحي من الأنابيب، مما سيمنحه طاقة أكبر للامتزاج مع المياه المحيطة. كما اقترحوا نقل نقطة التصريف بعيداً عن نقطة سحب المياه لمنع سحابة الملوحة من الدوران والعودة. وكخطوة إضافية، اقترح الفريق إضافة نظام لخلط مياه البحر العذبة مع المحلول الملحي قبل إطلاقه، مما يجعله أقل كثافة وأسهل في التشتت. وتسلط هذه النتائج الضوء على أن بناء محطة تحلية المياه ليس سوى الخطوة الأولى؛ إذ إن ضمان إدارة نفاياتها بأمان يتطلب هندسة دقيقة تتكيف مع تقلبات أمواج البحر.