Вчені створили систему, яка опріснює морську воду без рідких відходів
Дослідники з Рочестерського університету розробили сонячну систему опріснення, яка перетворює морську воду на прісну без утворення рідкого розсолу. Технологія також дозволяє збирати солі та інші мінерали, пише ScienceDaily.
За оцінками ООН, близько 2,2 млрд людей у світі не мають доступу до безпечної питної води. Опріснення морської води може забезпечити додаткові джерела прісної води, однак традиційні технології мають низку недоліків. Зокрема:
- зворотний осмос потребує спеціальних мембран,
- термічна дистиляція — значної кількості тепла.
Обидва методи можуть генерувати висококонцентрований солоний розчин — розсіл. Його скидання в океан здатне підвищувати локальну солоність води та знижувати рівень кисню, що створює несприятливі умови для морських організмів.
Як працює нова система опріснення води
Підписуйтеся на наші соцмережі
Розробкою керував Чуньлей Го, професор оптики та фізики Рочестерського університету. Команда створила сонячну термічну систему на основі чорного металу, поверхню якого обробили фемтосекундними лазерами.
Таке оброблення створює на металі мікроскопічні структури, які змінюють його взаємодію зі світлом і водою. Поверхня ефективно поглинає сонячне випромінювання та сприяє швидкому поширенню тонкого шару води по металу.
Під час роботи системи вода випаровується, а розчинені в ній солі та мінерали залишаються на поверхні. Щоб вони не накопичувалися в зоні випаровування, дослідники створили мікроскопічні канавки, які спрямовують їх до необроблених ділянок панелі.
Це дозволяє уникнути утворення щільного шару солі, який міг би заблокувати рух води та знизити ефективність системи.
Для цього дослідники використали так званий ефект кавового кільця. Під час висихання краплі рідини розчинені частинки переміщуються до її країв і утворюють концентроване кільце. За таким самим принципом система спрямовує солі до пасивних ділянок панелі.
Команда випробувала технологію на справжній морській воді, зібраній із Тихого, Атлантичного та Індійського океанів. Панелі виробляли прісну воду, а солі переміщувалися до пасивної області, де їх можна було зібрати. Накопичення мінералів при цьому не призвело до зниження ефективності опріснення.
Як опріснення води може стати прибутковим
На відміну від звичайних систем, нова технологія не створює концентрований рідкий розсіл. За результатами експериментів, майже 100% розчинених солей можна отримати у твердій формі.
Це потенційно дозволяє використовувати частину матеріалу як ресурс, а не як відхід. Дослідники також розглянули можливість вилучення окремих цінних мінералів. Зокрема, команда Го модифікувала панель для вилучення літію із суміші солей.
За словами науковців, вилучення літію безпосередньо із солоної води потенційно може стати альтернативою традиційному видобутку, який потребує значних енергетичних ресурсів.
Однак технологія поки перебуває на стадії доказу концепції. Дослідники випробовували її на відносно невеликих пристроях.
У разі успішного подальшого розвитку технологія може одночасно використовуватися для виробництва прісної води та отримання мінералів із морської або солоної води.