مشروع توليد كهرباء من البول

حصل ثلاثة تلامذة من المتن الأعلى على براءة اختراع عن مشروع توليد الكهرباء من البول البشري من "مصلحة حماية الملكية الفكرية" في وزارة الاقتصاد، كما حصلوا من قسم المحافظة على البيئة في "شركة فورد" على منحة مالية هي الأكبر التي قدّمتها الشركة بتاريخها لمشروع بيئي.
وقد تمكّن فراس مكارم، بديع صالحة وإياد حريز، بإشراف المدرّسة جنان كرامة شيا، ومساعدة المهندس الاختصاصي بالطاقة المتجدّدة مجد فياض، وبجهد جماعي من بلورة فكرة توليد الكهرباء من البول البشري، ويسعون الآن إلى تطبيقها في مدرستهم "المنار" في بلدة رأس المتن.
وبحسب ما خلصت إليه الدراسة، فإنّ "المكوّن الأساسي للبول هو اليوريا التي تتكوّن من 4 ذرات هيدروجين في كلّ جزيء منها، والأهم أنّ الروابط الكيميائية في مركب اليوريا أضعف وأقلّ ترابطاً مما هي عليه في الماء، ما يسهّل تفكيكها. وكانت البروفسورة في جامعة أوهايو جيراردين بوت في قسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية قد استخدمت عملية التفكيك الكيميائي لتكسير جزيّء اليوريا باستخدام قطب من النيكل غير مكلف، يحلل اليوريا بكفاءة عالية، وبفولتية قليلة تقدر بـــ 0.37 فولت مقابل 1.23 فولت يحتاجها الماء لتتفكّك. والمادة الخام المستعملة هي البول وهو مادة موجودة بكثرة، ولا تحتاج إلى حرارة أو أي تكاليف كثيرة".
وتبعا للدراسة، "تتحلل اليوريا إلى غاز النيتروجين وغاز الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون، أما باقي المواد فهي مواد غير ضارة يمكن استخدامها في التربة كنوع من السماد كونها تحتوي كربونات البوتاسيوم الناتج من تفاعل المحفز والماء ومواد أخرى. ولا يحتاج غاز الهيدروجين الناتج من هذه العملية إلى أيّ تفاعل آخر حيث يكون نقياً، ويستخدم كوقود بدلاً من البنزين في المولد المستعمل".
وقد التقت صحيفة "السفير" التلامذة الثلاثة، فأشار صالحة إلى أنّه "لا يمكن إغفال دور مدرّسة العلوم الطبيعية في بلورة فكرة المشروع"، ولفت مكارم إلى أنه "بالنظر إلى مستخرجات البول، وأهمها الهيدروجين وإمكانية الاستحصال عليه بسهولة من هذا المصدّر، وبتقنية معينة أمكننا توليد الكهرباء.
أما حريز، فأشار إلى أنّ "البول يعتبر أسهل في تفكيكه بطريقة التفكك الكهربائي Electrolysis من غيره من المواد مثل الماء مع احتوائه على كمية أكبر من الوقود لا سيما الهيدروجين، ولا نحتاج لإضافة أيّ مواد، فقط عملية التفكيك عن طريق الكهرباء باستخدام كمية قليلة من الكهرباء".
ويقول صالحة معلقاً: "إننا باستخدام كمية قليلة من الكهرباء حولنا الطاقة في البول إلى 220 فولت من خلال مولد كهربائي".
ويضيف صالحة أن "(اليوريا) كمكوّن للبول وليس الماء هو هدف هذه التقنية لأنّ اليوريا، هي مصدر الهيدروجين الأهم وهو هدف عملية التفكك، وكمية اليوريا الموجودة في البول أكبر من أيّ مادة أخرى ومن هنا استخدام البول كمصدر لتوليد الطاقة الكهربائية".
ويضيف مكارم أنه "من ناحية ثانية، مشكلة المياه ونضوبها في العالم، هي التي وجهتنا نحو مصدر اكثر وفرة وهو البول، فهناك كمية اكبر من اليوريا التي تنتج وتلوث، فمثلا في السعودية هناك شح في المياه بينما اليوريا موجودة وبشكل كبير، وبذلك نحل مشكلة بيئية بالتخلص من الفضلات البشرية بشكل إنتاجي وغير ملوث".
وعن التكلفة، وكمية البول التي تستخدم لتوليد كهرباء كافية، أجاب صالحة: "درسنا التكلفة، إنما ليس بشكل دقيق، وعلى نطاق صغير"، وأضاف "إنما بخصوص كمية البول تعتمد على حجم المولد المستعمل، فبكمية ثلاثين ليترا من البول، وبمولد مناسب نتمكن من إضاءة بناية". 
ويعلق حريز: "هناك مولد خصوصي لحرق الهيدروجين، وهو أكثر كلفة من المولدات العادية"، ويضيف: "هو حل لمشكلة الكهرباء في المناطق النائية في أفريقيا، حيث لا توجد مصادر لتوليد الكهرباء".
وأكد أنّ "ليس لهذه المادة ارتدادات سلبية على الطبيعة، فلا غازات ضارة بالبيئة، على العكس نتخلص من مواد تلوث البيئة بطريقة سليمة، فهي طريقة أوفر وأسرع وبإنتاجية كبيرة".
وعن دور مدرستهم في هذا المجال، أشار صالحة إلى أن "دور المدرسة هو التحفيز المعنوي، أما الناحية المادية فهي ليست من قدرات المدرسة التي لعبت دور المضيف، وسيتم تطبيق هذا المشروع داخل المدرسة".
ويقول مكــارم: "ستـــكون (المنار) أول مدرســـة في الشرق الأوسط والعالم تضاء بكهرباء بوقـــود من البول". ويؤكد حريز أن "أول أهدافنا إضاءة مدرستــنا".
وعن براءة الاختراع، أكد التلامذة أنهم فريق من أربعة أشخاص مع المدرسة شيا نالوا هذه البراءة بأسمائهم الأربعة.
وحول الجدوى الاقتصادية، أكد التلامذة أنّ حساباتهم تنقصها الدقة، ولكنهم يدرسونها وكمية الكهرباء المولدة هي تابعة لحجم المولد، وقدرته أي KVA والمولد الأفضل هو الذي يعمل على الهيدروجين وبهذه الحالة، تكون العملية أقل تلويثا للبيئة واكثر فعالية.
وأشاروا إلى أنّهم بصدد طلب مولد يعمل على الهيدروجين وينتظرون وصوله قريباً، ليتمّ استعماله في إضاءة قسم من مدرستهم.
أما المدرّسة شيا (مجازة في العلوم الطبيعية)، فنوّهت بـ"طريقة تفكير التلامذة ومواقفهم البيئية حيث من الصعوبة على التلميذ أن يتعامل مع البول، وخلافه. بالمقابل، فقد قام الطلاب بهذا المشروع على عاتقهم كونهم مقتنعين بأهمية ما يقومون به؛ وليس مجرد عمل او مشروع مدرسي".
وأشار فياض (اختصاصي في الهندسة الميكانيكية من الجامعة اللبنانية) إلى "أنّها فرصة أساسية توفرها المدرسة حيال مفاهيم الطاقة المتجددة".
وعن التقنية المستعملة أشار إلى أن "أول خطوة هي عملية التأيين أو Electrolysis أما البول فبقاؤه في الطبيعة يشكل تلوثا كبيرا كونه يتفكك متحولا الى الأمونيا الضارة، فإن قمنا باستعماله نخفف من أضراره على البيئة، حيث يتحول الى الهيدروجين والنيتروجين ومادة كربونات البوتاسيوم من التفاعل مع المحفز للعملية الكيميائية لتأين الأمونيا، وهذه المادة يمكن استعمالها كسماد للنباتات، أما الهيدروجين فيعتبر من أنظف مصادر الطاقة، كون نتائج التفاعل لا تحتوي على الكربون، فمصادر الطاقة الأخرى التي تحتوي الكربون هي التي تلوث البيئة".