بديع صالحة وفراس مكارم يصبون البول في خلية تحليل كهربائي

مع تزايد مشاكل لبنان وتعفّن أكوام النفايات في الشوارع وانقطاع التيار الكهربائي حتى 18 ساعةً في اليوم، قرر ثلاثة طلاب في المرحلة الثانوية أن يتولوا زمام الأمور ويغيروا الوضع الراهن عبر ابتكار مولّدٍ كهربائيّ generator يعمل على البول.

عندما كُلف طلاب الصف التاسع، فراس مكارم وبديع صالحة وإياد حريز، بإتمام مشروعٍ علمي في نهاية العام الدراسي في 2013، قرّروا تقليد اختراع الفتيات النيجيريات الثلاثة اللواتي تصدّرن عناوين الصحف بالمولّد الكهربائي الذي ابتكرنه والذي يعمل على البول.

تقول جنان شيّا، معلّمة الطلّاب في مادة العلوم والمشرفة على مشروعهم في مدرسة رأس المتن، في ضواحي بيروت، إنّ "فكرة هذا المشروع كانت تقضي باستخدام ما تعلّموه لحلّ مشكلة بيئيةٍ أو اجتماعيةٍ حاليةٍ يواجهها مجتمعهم".

وتتابع مضيفةً: "أنشأتُ مجموعةً على ‘فايسبوك‘ للصفّ بأكمله، حيث رحتُ أشاركهم أخباراً واختراعاتٍ علميةً لأعطيهم أفكاراً. ورأوا هذه الفكرة طريقةً غير مكلفةٍ لحلّ مشكلة الكهرباء في بلادهم، خصوصاً وأنّ البول يُعدّ مصدر طاقةٍ متجدداً".

وقتئذٍ، كانت تعاني المدرسة، شأنها شأن مناطق أخرى كثيرة، من انقطاعات الكهرباء التي كانت تدوم طوال اليوم الدراسي، والتي كانت تستدعي بالتالي استخدام مولّد كهربائي.

ويقول صالحة، البالغ 16 عاماً من العمر: "رأينا أنّ المشروع يجمع ما بين مشاكل عدّة نواجهها هنا في لبنان، مثل انقطاع الكهرباء ومشكلة الصرف الصحّي والبيئة".

تغيير النموذج

قضى النموذج الأوّلي للمشروع بنسخ النسخة النيجيرية:

• يوضع البول في خلية تحليل كهربائي electrolytic cell (بطارية سيارة في البدء) تقوم بتقسيم السائل إلى نيتروجين ومياه وهيدروجين.
   
• يمرّ الهيدروجين في فيلتر لتتمّ تنقيته، ومن ثم في اسطوانة غاز gas cylinder، والفيلتر شبيه بتلك التي تستخدم لشوايات الهواء الطلق.
   
• تقوم اسطوانة الغاز بدفع الهيدروجين المصفّى إلى أسطوانةٍ أخرى تحتوي على بوراكس Borax سائل، من أجل إزالة الرطوبة من الغاز. والبوراكس معدن طبيعي من الشائع استخدامه في مساحيق الغسيل.
   
• وفي المرحلة النهائية من العملية، يُدفع الهيدروجين إلى المولد الكهربائي.

ولكن، لم تجرِ الرياح بما تشتهيه السفن، إذ سرعان ما اكتشف الفريق أنّ هذه العملية تشوبها شوائب عدّة.

ويقول صالحة إنّ "أوّل شيءٍ غيّرناه كان استخدام البوراكس، وهو مادّة كيميائية مستخدَمة للمساعدة على نزع الهيدروجين من البول؛ فهو لم يكن متناسقاً مع المشروع".

أما التحدّي الآخر، فكان البطارية.

"لم تعمل البطارية بسبب حموضتها،" حسبما يقول صالحة لـ"ومضة" شارحاً أنّه "عندما تقوم بالتحليل الكهربائي electrolyze مستخدِماً بطارية، لا تحصل على هيدروجين صافٍ، بل تحصل على نيتروجين وغازات أخرى تضرّ بالمولد الكهربائي وبعملية التحليل الكهربائي، كما تؤثر في فعالية العملية بحيث تستغرق هذه الأخيرة وقتاً أطول."

وبالتالي، بمساعدة المهندس الميكانيكي مجد فياض الذي أرشدهم طوال هذه الرحلة، فكّر الفريق في ثلاثة بدائل: القيام بالتحليل الكهربائي electrolysis على البول، أو استبدال بطارية السيارة ببطاريةٍ أقلّ حموضة، او استخدام مصدر طاقةٍ آخر غير البول.

ويشرح حريز هنا إنّ "الحلّ الأسهل والأقلّ كلفةً كان التحليل الكهربائي". وبذلك، تمّ استحداث خلية تحليلٍ كهربائي بسيطة (لا تضم سوى قطب سالب cathode وقطب موجب anode ومنحل بالكهرباء electrolyte) للقيام بالتحليل الكهربائي وفصل الهيدروجين عن البول. ثم تم امتصاص الهيدروجين في قنينة غاز فارغة ودفعه إلى المولّد.

ويشرح صالحة قائلاً: "غيّرنا أيضاً كميات البول [المستخدَمة في التجربة النيجيرية]، حيث قيل إنّ ليتراً كافٍ لتوليد ستّ ساعاتٍ من الطاقة، وهو أمرٌ غير منطقيٍّ بتاتاً.".

إياد حريز وبديع صالحة وفراس مكارم

ما زالت الأرقام غير جاهزة

وفي ما يتعلّق بالأرقام والكميات والكفاءة، يشقّ الشبان الثلاثة طريقهم بالبحث عن كمّيات البول المناسبة لتشغيل أنواع مختلفةٍ من المنشآت والآلات. "فما من أبحاث متوفرة بتاتاً عن التحليل الكهربائي للبول، لذا فالبحث الذي نقوم به حديث جداً،" حسبما يقول حريز.

أمّا معلّمة مادّة العلوم، شيا، فلدى سؤالها عن الكمّيات المحدّدة اللازمة من البول، تقول إنّه "لا يزال أمامنا طريقٌ طويلٌ من البحوث، لذا إن أعطيتكم رقماً لن يكون دقيقاً وذا مصداقية. ندرس حالياً أيّ عوامل قادرة أن تزيد من كمّية الهيدروجين المنتَج من كمّيةٍ صغيرةٍ من البول."

ولم يكشف الفريق سوى أنّه في خلال مسابقة معرض العلوم الذي أقامته الجامعة الأمريكية في بيروت AUB، كان نصف ليتر من البول كافياً "لإضاءة بضع مصابيح".

يتم استخدام المولّد حالياً لإضاءة قسمٍ صغيرٍ من المدرسة، في إطار البحوث حوله. "نستخدم المولّد حالياً لإضاءة قسم الروضة الذي يتألف من خمس غرف يتضمّن طلٌّ منها بضعة مصابيح ومروحة،" كما تقول شيّا.

وبموافقة إدارة المدرسة، ينوي الفريق الذي تترأسه المعلّمة أن يعدّل نظام أنابيب المجاري في المدرسة لكي يتمّ توجيه أنابيب الصرف باتّجاه المولّد. فبحسب شيا، "بهذه الطريقة، سيساهم كلّ طالبٍ بطريقةٍ غير مباشرةٍ في جمع المزيد من البول والحصول على المزيد من الكهرباء في المدرسة."

بالإضافة إلى ذلك، يُدرك الفريق أنّه سيترتب على استراتيجيته "منافع اقتصادية، حيث لن تُضطرّ المدرسة إلى سداد ضرائب الكهرباء، ما سيشكّل منفعةً كبيرة"، وفقاً لحريز. 

طلاب الثانوية في معرض علوم الجامعة الأمريكية في بيروت AUB

ما التالي؟

في عام 2013، فاز الفريق بالجائزة الأولى في معرضي العلوم في الجامعة الأمريكية في بيروت وفي الجامعة اللبنانية. ثم تقدّموا بطلب للحصول على منحة استدامةٍ من تلك التي يقدّمها "برنامج منَح فورد للمحافظة على البيئة" Ford's Conservation & Environmental Grants، وحصلوا على منحٍ بقيمة 12 ألف دولار ينوون استخدامها في بحوثهم.

ويقول صالح: "نحن نرى أنّ لدينا سوقاً كبيرةً في لبنان والعالم. والخطوة الأولى تكمن في التحلّي بمنتَجٍ يوفّر لك الكهرباء في منزلك، ومن ثم يمكننا التوسع إلى أسواق أكبر مثل شحن الهواتف... غير أنّ دراساتنا حول هذا الموضوع ما زالت غير متقدّمةٍ بعد."

وفقاً للفريق، يتوقّف الأمر برمّته على النتائج النهائية لفعالية الهيدروجين مقارنةً بكمّية البول المستخدمة.كما وأنّهم متحمسون لتمثيل لبنان في مسابقة "الجوائز العالمية للطاقة" Energy Global Awards حيث تنتظرهم جائزة بقيمة 10 آلاف يورو في حال فازوا.