Dostęp do czystej wody pitnej pozostaje poważnym globalnym wyzwaniem.
Według Organizacji Narodów Zjednoczonych około 2,2 miliarda ludzi nie posiada bezpiecznej wody pitnej.
Wiele regionów, w tym części Kalifornii i Bliskiego Wschodu, polega na zakładach odsalania, aby przekształcić wodę morską w wodę słodką.
Dzisiejsze technologie odsalania mają poważne wady. Większość systemów zużywa duże ilości energii i często pozostawia po sobie bardzo bogate w sól odpady zwane solanką.
Przeczytaj dalej The Health Manager: Witamina D3 jest lepsza niż witamina D2 dla większości osób
Gdy ta solanka jest uwalniana z powrotem do oceanu, może szkodzić ekosystemom morskim, zwiększając poziom zasolenia i obniżając zawartość tlenu w wodzie.
Obecnie naukowcy z Uniwersytetu w Rochester opracowali nową technologię odsalania zasilaną energią słoneczną, która może zapewnić czystszą i bardziej zrównoważoną alternatywę. System wytwarza świeżą wodę za pomocą światła słonecznego, nie wymaga dodatków chemicznych i nie pozostawia szkodliwej solanki.
Zespół badawczy, kierowany przez profesora Chunlei Guo z Instytutu Optyki Uniwersytetu w Rochester, opisał technologię w czasopiśmie Light: Science & Applications.
System opiera się na specjalnych panelach słonecznych wykonanych z czarnego metalu, które są trawione ultra-szybkimi laserami femtosekundowymi. Takie zabiegi tworzą powierzchnię, która pochłania niemal całe napływające światło słoneczne, jednocześnie silnie przyciągając wodę.
Gdy woda morska styka się z panelem, cienka warstwa rozprzestrzenia się na powierzchni. Pochłonięta energia słoneczna ogrzewa i paruje wodę, pozostawiając sole i minerały. W przeciwieństwie do konwencjonalnych systemów, sól nie gromadzi się tam, gdzie dochodzi do parowania.
Naukowcy rozwiązali ten problem, starannie projektując mikroskopijne rowki na powierzchni metalu. Te rowki kierują sole z dala od aktywnego obszaru parowania do osobnego obszaru, gdzie można je zbierać bez zakłócania procesu odsalania.
Projekt wykorzystuje dobrze znane zjawisko zwane „efektem pierścienia kawy”. Gdy kropla kawy wyschnie na stole, płyn odparowuje, a cząsteczki kawy zbierają się wokół krawędzi, pozostawiając ciemny pierścień. Badacze stosują tę samą zasadę, aby przesuwać sole w kierunku zewnętrznych krawędzi panelu.
Aby przetestować technologię, zespół wykorzystał wodę morską zebraną z Pacyfiku, Atlantyku i Oceanu Indyjskiego. System z powodzeniem produkował świeżą wodę, jednocześnie nieustannie odprowadzając sole z dala od powierzchni roboczej, tworząc tym samym samooczyszczający system odsalania.
Jedną z najważniejszych zalet jest to, że system wychwytuje niemal wszystkie rozpuszczone sole jako materiały stałe, zamiast produkować solankę ciekłą. Te materiały z recyklingu mogą stać się cennymi zasobami. Można zbierać zwykłą sól kuchenną, a także wydobyć cenniejsze minerały.
W powiązanym badaniu naukowcy wykazali, że ta sama technologia może odzyskiwać lit, kluczowy składnik akumulatorów do ładowania. Dodając specjalne nanocząstki do powierzchni panelu, udało im się oddzielić lit od innych soli. Testy z wodą z Wielkiego Jeziora Słonego w Utah wykazały odzyskanie około połowy obecnego litu.
Naukowcy uważają, że technologię tę można skalować do większych zastosowań. Jeśli się powiedzie, może pomóc zapewnić czystą wodę pitną milionom ludzi, jednocześnie odzyskując cenne minerały i zmniejszając wpływ odsalania na środowisko.
Przeczytaj: Elon Musk zgłosił SpaceX do IPO! Liczby to czysta fantazja