عندما دفعت جائحة كوفيد-19 المدارس الأميركية للجوء إلى التعليم مِن بُعد، بادرت معلمة العلوم في مدرسة تقع بضواحي واشنطن ريبيكا بوشواي إلى تكليف تلامذتها في المرحلة الثانوية بمهمة طموحة تتمثل في تصميم وتصنيع مرشح مياه (فلتر) مضاد للرصاص ومنخفض التكلفة.
واليوم، توصل هؤلاء التلاميذ بالفعل، باستخدام الطابعات الثلاثية الأبعاد، إلى نموذج أوليّ جاهز للتشغيل، وهو مرشح يبلغ ارتفاعه نحو ثمانية سنتيمترات يتم وَصلُه بالصنابير، يأملون في طرحه في السوق بسعر دولار واحد فحسب.
وأوضحت بوشواي لوكالة فرانس برس إن “المبدأ العلمي بسيط”. وأضافت “قلت لنفسي “لدينا هذه الطابعات الثلاثية الأبعاد، فلمَ لا نفعل شيئاً من هذا القبيل؟”
وعرضت الأستاذة النموذج الأولي في أربعة مؤتمرات، أحدها المؤتمر المرموق للجمعية الكيميائية الأميركية. وتعتزم كتابة مقال في مجلة علمية.
ولا تزال مياه الصنابير تصل إلى نحو عشرة ملايين منزل أميركي من خلال أنابيب الرصاص ذات الآثار الضارة وخصوصاً على الأطفال.
ولاحظت التلميذة التي شاركت في مشروع المرشح نيا فريدريك إن التلوث بالرصاص في الولايات المتحدة يطال خصوصاً الأميركيين من أصل أفريقي وسواهم من الأقليات.
ويحتوي الفلتر على ميزة أخرى، إذ يوجد تحت فوسفات الكالسيوم خزان من يوديد البوتاسيوم.
عندما ينفد فوسفات الكالسيوم، يتفاعل الرصاص المذاب في الماء مع يوديد البوتاسيوم، مما يعطي الماء لوناً أصفر. ويشكّل هذا اللون الجديد للماء تنبيهاً إلى ضرورة تغيير المرشح.
وقضى التلميذ واثون ماونغ أشهرا عدة في تصميم العلبة التي تحتوي على الفلتر، واستخدم في ذلك برامج الطباعة الثلاثية الأبعاد.
ويتراكم فوسفات الكالسيوم داخل المرشح، مما يؤدي إلى إبطاء سرعة مبدأ التفاعل. ولكن تبيّن لواثون ماونغ أن في إمكانه دمج حواف سداسية الشكل تساعد على ضمان تدفق المياه ومنع التراكم.
وكانت النتيجة تدفق نحو 7,5 لترات في الدقيقة، وهو المعدل الطبيعي لخروج المياه من الصنبور.
ويرغب الفريق حالياً في دمج أداة تسمى مقياس الطيف الضوئي ترصد اصفرار الماء مما يشير إلى نهاية عمر المرشح بشكل أسرع من العين المجردة، باستخدام إشارة ضوئية تحذيرية صغيرة.
