Un nou mod de a transforma apa sărată proaspătă poate ucide microbii și poate evita acumularea de murdărie

Un nou design pentru tehnologia de desalinizare alimentată de soare poate duce la dispozitive de durată mai lungă care produc apă mai curată.

Trucul se rezumă la a împiedica componentele unui dispozitiv să atingă apa sărată. În schimb, un capac de material care absoarbe lumina se sprijină deasupra unui bazin de apă parțial umplut, absorbind lumina soarelui și radiind acea energie către lichidul de dedesubt. Aceasta evaporă apa pentru a crea vapori puri, care pot fi condensați în apă dulce pentru a ajuta la îndeplinirea cerințelor unei lumi în care miliarde de oameni nu au apă potabilă sigură (SN: 18/08/18, str. 14).

Această configurație marchează o îmbunătățire față de alte dispozitive de desalinizare alimentate de soare, în care materialele care absorb razele solare plutesc deasupra apei sărate (SN: 20.8.16, str. 22). În aceste dispozitive, sarea și alți contaminanți lăsați în urmă în timpul evaporării pot degrada capacitatea materialului de a absorbi lumina soarelui. Având apă în contact cu materialul, împiedică, de asemenea, materialul să se încălzească mai mult de aproximativ 100 ° Celsius sau să producă abur peste această temperatură. Acest lucru limitează capacitatea tehnologiei de a purifica produsul final; uciderea microbilor patogeni necesită adesea temperaturi de cel puțin 121 ° C.

În noul dispozitiv, descris online pe 11 decembrie în Comunicarea naturiisepararea dintre capacul care absoarbe lumina si suprafata apei ajuta la mentinerea curata a capacului si ii permite sa genereze vapori cu zeci de grade mai fierbinti decat punctul de fierbere al apei.

Capacul cuprinde trei componente principale: un strat superior dintr-un compozit metal-ceramic care absoarbe razele soarelui, o foaie de spumă de carbon și un strat inferior de aluminiu. Căldura se răspândește din stratul care absoarbe lumina soarelui în aluminiu, din care energia termică iradiază în apa de dedesubt. Când temperatura apei atinge aproximativ 100 ° C, se produc vapori. Aburul se ridică prin orificiile din aluminiu și curge prin stratul de carbon din mijloc al capacului, încălzindu-se mai departe de-a lungul drumului, până când este eliberat într-un singur flux pe partea laterală a capacului. Acolo, poate fi captat și condensat.

Producerea aburului supraîncălzit în acest fel, fără acumularea de murdărie, este „o idee foarte inovatoare”, spune Jia Zhu, un om de știință în materiale la Universitatea Nanjing din China, care nu este implicat în lucrare.

Sub o lampă care imită lumina naturală a soarelui în laborator, dispozitivul a evaporat 100 de grame de apă sărată fără să se adună sare pe partea inferioară a capacului. Cristalele de sare formate pe fundul bazinului s-au spălat cu ușurință. În experimentele din octombrie pe un acoperiș din Cambridge, Massachusetts, cercetătorii au folosit o oglindă curbată pentru a focaliza lumina soarelui care intră pe stratul care absoarbe lumina al dispozitivului pentru a produce abur mai fierbinte de 146 ° C.

„Când puteți accesa aceste temperaturi, puteți folosi aburul pentru lucruri precum sterilizare, pentru gătit, pentru curățare, pentru procese industriale”, spune coautorul Thomas Cooper, inginer mecanic la Universitatea York din Toronto. Un dispozitiv care măsoară 1 metru pătrat ar putea genera 2,5 litri de apă dulce pe zi în regiuni însorite, cum ar fi sud-estul Statelor Unite, și cel puțin jumătate din aceasta în regiunile mai umbrite precum New England, estimează Cooper.

Această tehnologie alimentată de soare ar putea oferi, de asemenea, o alternativă ecologică la osmoza inversă, un proces de purificare a apei care implică împingerea apei de mare prin membranele de filtrare a sării (SN: 15.09.18, str. 10). Osmoza inversă, care funcționează pe bază de electricitate, „este o tehnologie care consumă energie”, spune Qiaoqiang Gan, inginer la Universitatea din Buffalo din New York, care nu este implicat în lucrare. „Pentru zonele cu resurse limitate, zonele îndepărtate sau oamenii care locuiesc pe insule mici, asta [new device] ar putea fi o opțiune foarte bună pentru ei pentru a-și răspunde nevoilor de apă dulce.” Dar cercetătorii trebuie încă să investigheze cât de accesibilă ar fi o versiune comercială a acestui dispozitiv, spune Gan.