تتلقى المسطحات المائية سنويًا كميات كبيرة من مياه الصرف الصناعي والبلدي والزراعي المحمّلة بملوثات عضوية متنوعة. ومن أبرزها الأصباغ الناتجة عن صناعة النسيج، والمضادات الحيوية ومسكنات الألم من المخلفات الدوائية، والمبيدات الحشرية، والمركبات الفينولية الناتجة عن الصناعات البتروكيميائية. وتكمن خطورة هذه المركبات في سميتها وثباتها وقابليتها للتراكم الحيوي، فضلًا عن أن بعضها، مثل المضادات الحيوية، يسهم في انتشار مقاومة الميكروبات. لا تزيل محطات المعالجة التقليدية هذه الملوثات بالكامل. فالمعالجة البيولوجية تتأثر بسمية المركبات وبطء تحللها، بينما تنقل طرق الامتزاز والترسيب الملوث من طور إلى آخر دون إتلافه. ومن هنا برز الاهتمام بعمليات الأكسدة المتقدمة التي تعتمد على توليد أنواع نشطة شديدة التأكسد، كجذور الهيدروكسيل (•OH) وأيونات الأكسيد الفائق (•O₂⁻)، قادرة على تفكيك الروابط العضوية الثابتة. ويتميّز التحلل الضوئي الحفزي بإمكانية العمل في الظروف المحيطة من حرارة وضغط، واستخدام الضوء مصدرًا للطاقة، وإمكانية بلوغ التمعدن الكامل للملوثات. ويتيح التقدم في علم المواد النانوية تصميم محفزات مركبة تتجاوز قيود المحفزات أحادية المكوّن. يشكّل تلوث مياه الصرف بالمركبات العضوية الثابتة، كالأصباغ والمستحضرات الصيدلانية والمبيدات والفينولات، تحديًا بيئيًا وصحيًا متناميًا، إذ تُظهر كثير من هذه المركبات مقاومة للمعالجة البيولوجية والكيميائية التقليدية. وتُعدّ عمليات الأكسدة المتقدمة، وفي مقدمتها التحلل الضوئي الحفزي غير المتجانس، خيارًا واعدًا لتمعدن هذه الملوثات إلى ثاني أكسيد الكربون والماء والأيونات غير العضوية. تستعرض هذه المقالة المبادئ الأساسية للتحلل الضوئي الحفزي، وأبرز أنواع المواد النانوية المركبة المستخدمة (المعتمدة على TiO₂ وZnO وg-C₃N₄ والمواد الكربونية والوصلات غير المتجانسة)، والعوامل المؤثرة في الكفاءة، ثم تناقش التحديات التي تعيق الانتقال من المختبر إلى التطبيق الفعلي، واتجاهات البحث المستقبلية. الكلمات المفتاحية: التحلل الضوئي الحفزي، المواد النانوية المركبة، الملوثات العضوية، معالجة مياه الصرف، الوصلات غير المتجانسة، الضوء المرئي. 2. المبادئ الأساسية للتحلل الضوئي الحفزي عند امتصاص شبه موصل فوتونات ذات طاقة تساوي أو تفوق فجوة الطاقة، تنتقل الإلكترونات من حزمة التكافؤ إلى حزمة التوصيل، مخلّفةً فجوات موجبة في حزمة التكافؤ. ثم تهاجر هذه الشحنات إلى سطح المحفز وتتفاعل مع الأنواع الممتزة: • تتفاعل الفجوات (h⁺) مع الماء أو أيونات الهيدروكسيد مولّدةً جذور الهيدروكسيل، أو تؤكسد الملوث مباشرة. • تختزل الإلكترونات (e⁻) الأكسجين المذاب مولّدةً الأكسيد الفائق، الذي قد يتحول لاحقًا إلى أنواع نشطة أخرى مثل بيروكسيد الهيدروجين. • تهاجم هذه الأنواع النشطة الجزيئات العضوية وتفككها تدريجيًا عبر نواتج وسيطة وصولًا إلى CO₂ وH₂O. وتتحكم ثلاث خطوات في الكفاءة الكلية: امتصاص الضوء، وفصل الشحنات ونقلها، والتفاعلات السطحية. ويُعدّ إعادة اتحاد الإلكترون والفجوة قبل وصولهما إلى السطح أكبر مصدر لفقدان الكفاءة في المحفزات أحادية المكوّن.