Tutkijat ovat kehittäneet innovatiivisen huokoisen materiaalin, joka käyttää auringon energiaa suolaisen veden muuttamiseen makeaksi ilman sähköä.
Sisällysluettelo
Kuivuus on vakava maailmanlaajuinen ongelma, ja ratkaisuja siihen on etsitty jo pitkään. Yksi lähestymistapa on meriveden suolanpoisto käyttämällä keksintöjä, kuten espanjalainen, joka tuottaa juomavettä 15 000 taloon , ja toinen, joka tuottaa 5 000 litraa päivässä .
Nyt näihin on liittynyt nerokas keksintö, jonka ovat luoneet Hongkongin polyteknisen yliopiston tutkijat ja joka poistaa suolan merivedestä auringon avulla , mikä on ”energiatehokas ratkaisu puhtaan veden tuotantoon”, kuten he selittävät lausunnossaan.Vallankumous, joka voi pian tulla Apple Watchiin: unen arviointitoiminto parempaan uneenLa revolución que podría llegar pronto a tu Apple Watch: una función de puntuaciones del sueño para dormir mejor
Tutkimusryhmä on kehittänyt huokoisen, poroisen materiaalin, joka muistuttaa mikroskooppisen pitkänomaisia ilmataskuja sisältävää sieniä ja joka auringonvalon ja yksinkertaisen muovipäällysteen avulla muuttaa suolaisen veden makeaksi.
Sienimäinen materiaali
Suurin osa maapallon vedestä on merissä ja liian suolaista juotavaksi. Vaikka on olemassa suolanpoistolaitteita, jotka pystyvät muuttamaan meriveden juomakelpoiseksi, ne vaativat paljon energiaa .
Vaihtoehtona tutkijat ovat kehittäneet huokoisen materiaalin, jossa on pitkiä mikroskooppisia onteloita ja joka käyttää aurinkoa meriveden suolanpoistoon. Tämä ei ole uusi prosessi, vaan se perustuu suolan erottamiseen, jotta nesteestä saadaan juomakelpoista tai muuhun käyttöön sopivaa.
Tällä hetkellä yleisin suolanpoistotekniikka on käänteisosmoosi . Se on todella yksinkertainen prosessi, jossa suolainen vesi puristetaan mekaanisen paineen avulla keinotekoisen kalvon läpi, jolloin suola erotetaan ja saadaan puhdasta vettä.
Uuden materiaalin kanssa kaikki on toisin: se on jo läpäissyt ensimmäiset ulkoilmatestit , jotka olivat täydellinen menestys. Käyttämällä luonnollista auringonvaloa tämä keksintö mahdollisti juomakelpoisen veden tuottamisen, mikä on ”tärkeä askel kohti kestävää ja energiatehokasta suolanpoistoa”.
Tutkimuksessaan, joka on julkaistu ACS Energy Letters -lehdessä, tutkijat selittävät, että heidän uusi materiaali käyttää yksinkertaisesti huokoista rakennettaan, auringonvaloa ja muovipinnoitetta suolaisen veden muuttamiseksi makeaksi.
Tämä uusi materiaali on valmistettu pastasta, joka sisältää hiilinanoputkia ja selluloosananovuituja ja joka levitetään 3D-tulostuksella kerros kerrokselta jäätyneelle pinnalle, jolloin jokainen kerros ehtii kovettua ennen seuraavan lisäämistä.
Tutkijoiden mukaan tämän prosessin tuloksena muodostuu huokoinen materiaali, jossa on pieniä, tasaisesti jakautuneita pystysuoria aukkoja, joiden leveys on noin 20 mikrometriä ja jotka kulkevat koko rakenteen läpi.
Toisin kuin muut materiaalit, kuten hydrogeelit, tämä aerogeeli säilyttää haihtumistehokkuutensa koosta riippumatta . Neliönmuotoisilla 1–8 senttimetrin kokoisilla kappaleilla tehdyissä kokeissa tutkijat havaitsivat, että suuremmat kappaleet haihduttivat vettä yhtä tehokkaasti kuin pienemmät.
Tämä on jo testattu.
Tutkimusryhmä on jo suorittanut ulkotestejä. He asettivat materiaalin merivedellä täytettyyn lasiin ja peittivät sen kaarevalla läpinäkyvällä muovikannella. Auringon säteily lämmitti aerogeelin pintaa haihduttaen vain veden, mutta ei suolaa.
Tällöin vesihöyry kerääntyi muovikanteen nesteenä ja työnsi nyt jo puhtaan veden reunoille , josta se tippui suppiloon ja lasin alla olevaan astiaan.
Kuuden tunnin aikana luonnollisessa auringonvalossa järjestelmä tuotti noin kolme ruokalusikallista juomakelpoista vettä, eli noin 45 millilitraa. ”Aerogeelimme mahdollistaa täyden kapasiteetin suolanpoiston kaikissa määrissä”, toteaa yksi tutkijoista, Si Shen.
Materiaali, joka ”tarjoaa yksinkertaisen ja skaalautuvan ratkaisun energiatehokkaaseen suolanpoistoon puhtaan veden saamiseksi”. Keksinnöllä on useita tärkeitä etuja verrattuna muihin ratkaisuihin.Keksintö juomakelpoisen veden talteenottamiseksi ilmasta aurinkopaneelien avulla: se vapauttaa 99,9 % absorboituneesta vedestä ja on uudelleenkäytettävissä.
Esimerkiksi se ei vaadi sähköä, koska koko prosessi on passiivinen ja vaatii vain auringonvaloa , ja se on skaalautuva, koska suorituskyky ei heikkene osien koon kasvaessa. Lisäksi sen tuotantokustannukset ovat alhaiset, se on kannettava ja helppo asentaa.
Tämä tekee siitä ihanteellisen materiaalin syrjäisille tai kuiville alueille sekä rannikkoyhteisöille tai kuiville alueille, joilla sähkön saatavuus on rajoitettua. Lisäksi, koska se toimii ilman sähköä, se myös vähentää hiilidioksidipäästöjä ja riippuvuutta fossiilisista polttoaineista.
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat luoneet huokoisia materiaaleja, jotka käyttävät auringonvaloa kestävänä energialähteenä veden puhdistamiseen tai suolan poistamiseen. Aiemmin he ovat testanneet hydrogeeliä, joka on luotu pesusienien mallin mukaan .
Hydrogeelit ovat kuitenkin pehmeitä ja nestettä sisältäviä, kun taas aerogeelit ovat kovempia ja sisältävät kiinteitä huokosia, jotka voivat kuljettaa nestemäistä vettä tai vesihöyryä. Tutkijat ovat onnistuneet kehittämään materiaalin, joka säilyttää tehokkuutensa eri kokoisina.
