طريقة علمية توفر المياه والطاقة بالمجمعات السكنية الكبرى في مصر

مع تصاعد التحديات المرتبطة بندرة المياه وارتفاع تكاليف الطاقة، تتجه الأنظار نحو الحلول التكنولوجية المستدامة التي يمكن أن تعيد تشكيل مستقبل المدن. وفي ظل ازدياد الضغط على البنية التحتية في المجتمعات العمرانية الجديدة، تبرز الحاجة إلى نماذج مبتكرة تجمع بين الكفاءة الاقتصادية والحفاظ على الموارد الطبيعية، بما يضمن استدامة الخدمات الأساسية للأجيال المقبلة.

وفي هذا السياق، قدمت دراسة مصرية نموذجاً نظرياً يقوم على تصميم ومحاكاة نظام متكامل يجمع بين إعادة تدوير المياه الرمادية وتوليد الطاقة الشمسية داخل المجمعات السكنية الكبرى، بهدف تقليل الهدر المائي وخفض استهلاك الكهرباء في آنٍ واحد.

وكشفت النتائج عن إمكانات كبيرة لتحويل المباني السكنية إلى وحدات أكثر كفاءة واستدامة، بما يعزز جدوى تطبيق هذه الحلول على نطاق أوسع داخل المدن المصرية، وفق الدراسة المنشورة في عدد 6 مايو (أيار) 2026 من دورية (Scientific Reports).

حل مستدام

يتمثل الحل المستدام الذي تقترحه الدراسة في دمج منظومتين متكاملتين داخل المجمع السكني؛ الأولى تعتمد على إعادة تدوير المياه الرمادية وإعادة استخدامها في شطف المراحيض وري المساحات الخضراء بدلاً من إهدارها، فيما تقوم الثانية على تركيب ألواح الطاقة الشمسية فوق أسطح المباني لتوليد جزء من الكهرباء المستهلكة محلياً.

والمياه الرمادية هي المياه الناتجة عن الاستخدامات المنزلية مثل المغاسل والاستحمام، التي يمكن معالجتها وإعادة استخدامها في أغراض غير الشرب، مثل الري وشطف المراحيض.

ووفق الدراسة، يمكن للجمع بين الحلين تحقيق وفرة مزدوجة في أكثر الموارد استنزافاً داخل المجمعات السكنية الكبرى، مع تقليل ملموس في البصمة الكربونية والاعتماد على الشبكات المركزية.

أما على صعيد التطبيق، فتُجمع المياه الرمادية من المباني عبر شبكة أنابيب منفصلة، ثم تُضخ إلى محطة معالجة مركزية تمر بثلاث مراحل متتالية تشمل التخثير، ثم الترشيح متعدد الطبقات، وأخيراً التعقيم بالكلور، قبل إعادة ضخها إلى خزانات التخزين وتوزيعها على دورات المياه ومناطق الري.

وبالتوازي، تُثبت الألواح الشمسية على أسطح المباني وتُوصل بمحوّلات تيار وعدادات ذكية ضمن نظام شبكة مصغّرة متصلة بالشبكة الوطنية، بحيث يغطي الإنتاج الشمسي ما بين 29 و30 في المائة من الحمل الكهربائي، بينما يُستكمل باقي الاستهلاك من الشبكة العامة.

وركزت الدراسة على جدوى تطبيق هذا الحل وما يمكن أن يحققه من نتائج داخل مجمع سكني في القاهرة الجديدة يضم 365 مبنى و7512 وحدة سكنية، بهدف تقليل استهلاك المياه الصالحة للشرب وخفض تكاليف الطاقة على نطاق واسع.

واعتمدت الدراسة على تقديرات استهلاك يومية للفرد، أظهرت أن حجم المياه الرمادية الناتجة داخل المجمع يبلغ نحو 6300 متر مكعب يومياً، أي ما يعادل 2.3 مليون متر مكعب سنوياً، في حين تصل احتياجات مياه صناديق الطرد في دورات المياه إلى نحو 2700 متر مكعب يومياً، بما يعادل 985.5 ألف متر مكعب سنوياً.

ووفق تقديرات الدراسة، فإن المياه الرمادية، التي تمثل ما بين 50 و80 في المائة من مياه الصرف المنزلي، يمكن أن تشكل مورداً استراتيجياً مهماً إذا ما أُعيد توظيفها في استخدامات غير الشرب، مثل ري المساحات الخضراء أو شطف المراحيض.

مياه وطاقة

وأوضحت الدراسة أن النظام المقترح يعتمد على محطة معالجة للمياه الرمادية في الموقع بطاقة 6300 متر مكعب يومياً، باستخدام تقنيات المعالجة الفيزيائية والكيميائية التي تشمل التخثير والترشيح متعدد الطبقات والتطهير بالكلور. وباحتساب فاقد غسل المرشحات بنسبة 5 في المائة، يصل معدل استرداد المياه المعالجة إلى نحو 95 في المائة، أي ما يعادل 2.18 مليون متر مكعب سنوياً.

وبيّنت النتائج أن كمية المياه المعالجة المستردة يمكن أن تتجاوز احتياجات استخدامات صناديق الطرد، ما يعني إمكانية تحقيق وفرة كاملة في المياه الصالحة للشرب لهذا الغرض، مع وجود فائض يمكن توجيهه لاستخدامات غير صالحة للشرب أخرى، مثل الري أو أعمال التنظيف.

وفيما يتعلق بالطاقة الشمسية، قدّرت الدراسة أن أنظمة الخلايا الكهروضوئية فوق أسطح المباني يمكنها تغطية ما يصل إلى 30 في المائة من استهلاك الكهرباء داخل المجمع. وقدّرت فترة استرداد تكلفة الاستثمار في هذه الأنظمة بنحو 10 سنوات، مع إمكانية تغيّرها تبعاً لمعدلات الإشعاع الشمسي، ما يعكس الجدوى الاقتصادية للمشروع على المدى الطويل، إلى جانب دوره في تعزيز كفاءة استهلاك الموارد وتقليل الضغط على شبكات المياه والطاقة التقليدية.

تقول الدكتورة داليا سعد الدين أحمد، أستاذة مساعدة بقسم هندسة البيئة في كلية الهندسة بجامعة الزقازيق المصرية والباحثة المشاركة بالدراسة، إن دمج أنظمة إعادة تدوير المياه الرمادية مع الطاقة الشمسية يمثل خياراً استراتيجياً مستداماً، قادراً على تقليل الضغط على الموارد الطبيعية، وتحقيق وفورات اقتصادية ملموسة.

وأضافت لـ«الشرق الأوسط» أن النتائج تشير إلى إمكانية تطبيق هذا النموذج في المدن الجديدة، ليصبح أساساً لمستقبل عمراني أكثر كفاءة واستدامة في مصر والمنطقة.

القاهرة