Tarve löytää tehokkaampia menetelmiä makean veden saamiseksi on tullut ajankohtaiseksi tilanteessa, jossa miljoonat ihmiset elävät sen rajallisissa varannoissa . Nykyään yli 300 miljoonaa ihmistä ympäri maailmaa on riippuvaisia meriveden suolanpoistoteknologiasta perustarpeidensa tyydyttämiseksi.
Sisällysluettelo
Suurin osa näistä prosesseista vaatii kuitenkin paljon energiaa, monimutkaisia teknisiä laitteita ja taloudellisia resursseja . Tieteellinen yhteisö on keskittänyt osan ponnisteluistaan mekanismien kehittämiseen, joilla tätä riippuvuutta voidaan vähentää. Tämän ansiosta olemme löytäneet täysin uuden ratkaisun , jonka toteuttaminen on suhteellisen edullista.
Mikä materiaali suolaa merivettä ilman energiankulutusta?
Hongkongin polyteknisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen aerogeelin, joka suolaa merivettä ilman energiankulutusta . Tutkimus on julkaistu ACS Energy Letters -lehdessä, joka on erikoistunut kestävän energian kehittämiseen.
Järjestelmän avainkomponentti on kova, huokoinen materiaali, joka on valmistettu kerroksittain 3D-tulostamalla jäätyneelle alustalle. Se koostuu hiilinanoputkista ja selluloosananovakuiduista – materiaaleista, joilla voidaan luoda pieniä, halkaisijaltaan vain 20 mikrometrin pystysuoria kanavia.
Nämä kanavat edistävät meriveden haihtumista ja keskittävät auringon energian suoraan materiaalin sisään . Kokeissa aerogeeli sijoitettiin merivedellä täytettyyn astiaan, joka peitettiin läpinäkyvällä muovikannella.
Auringon säteily lämmitti rakennelman, jolloin neste haihtui. Suola jäi astian pohjalle , ja höyry tiivistyi kanteen ja kerääntyi pisaroiksi suppilon avulla .
Kuuden tunnin suorassa auringonvalossa järjestelmä pystyi tuottamaan noin kolme ruokalusikallista makeaa vettä. Pienestä tilavuudesta huolimatta kokeilu osoitti, että tuottavuus ei riipu materiaalin koosta, mikä mahdollistaa järjestelmän laajentamisen intensiivisempään käyttöön tehokkuuden kärsimättä.
Alhainen hinta, skaalautuvuus ja hyödyllisyys maaseudulla: tämän keksinnön edut
Järjestelmä on suunniteltu yksinkertaisen periaatteen mukaan. Sen toiminta vaatii vain kolme elementtiä:
- 3D-tulostimella tulostettu aerogeeli.
- Muovinen säiliö.
- Suora auringonvalo.
Sähköverkkoon kytkemistä, elektronisia komponentteja tai erityistä huoltoa ei tarvita. Tämä tekee siitä sopivan vaihtoehdon rannikkoalueille, maaseudulle ja paikoille, joissa infrastruktuuri on rajallinen . Se on myös hyödyllinen vaihtoehto hätätilanteissa tai humanitaarisessa avustustyössä .
Helppokäyttöisyyden lisäksi sen tuotanto on edullista. Se ei vaadi puutteellisia materiaaleja tai teollisia laitteita. Koko prosessi perustuu peruskomponentteihin ja saatavilla olevaan teknologiaan.
Johtava tutkija Si Shen totesi: ”Aerogeelimme tarjoaa maksimaalisen suolanpoistotehon kaikissa mittakaavoissa ja on yksinkertainen ja skaalautuva ratkaisu puhtaan veden tuottamiseen ilman energiankulutusta.”
Miten merivettä suolataan perinteisesti ja nykyään?
Toisin kuin tämä passiivinen järjestelmä, perinteiset suolanpoistolaitteet käyttävät menetelmiä kuten käänteisosmoosia . Tämä menetelmä on tehokas, mutta kuluttaa paljon energiaa ja vaatii ammattitaitoista teknistä henkilöstöä.
Hongkongissa on esimerkiksi otettu käyttöön laitos, joka käsittelee päivittäin 340 miljoonaa litraa merivettä, josta 135 miljoonaa litraa muutetaan makeaksi vedeksi.
Laitoksessa käytetään aurinkopaneeleja, mikä vähentää sähköverkosta kulutettavan sähkön määrää 16,2 %. Lisäksi on otettu käyttöön sadeveden keräysjärjestelmät ja vedensäästölaitteet, joiden ansiosta makean veden kulutus on vähentynyt 53 %. Näistä ponnisteluista huolimatta ympäristö- ja talousvaikutukset ovat edelleen merkittävät.
Sen sijaan aerogeelipohjainen järjestelmä ei tuota myrkyllisiä jätteitä eikä vaadi monimutkaista infrastruktuuria . Sen suorituskykyä voidaan mukauttaa paikallisiin olosuhteisiin tehokkuutta menettämättä, mikä tekee siitä toteuttamiskelpoisen vaihtoehdon pienille asutusalueille.
Tämän Hongkongissa tehdyn keksinnön globaalin toteutuksen näkymät
Materiaalin potentiaali ei rajoitu yksittäisiin sovelluksiin. Sen skaalautuvuus ja yksinkertaisuus mahdollistavat suurempien rakenteiden suunnittelun julkiseen käyttöön . Sen ominaisuuksien riippumattomuus koosta edistää modulaarista rakennetta, joka voidaan mukauttaa erilaisiin tarpeisiin ja olosuhteisiin.
Lisäksi se ei ole alttiina ilmastonmuutoksille, jotka vaikuttavat muihin vesilähteisiin . Niin kauan kuin on auringonvaloa, prosessi voi jatkua keskeytyksettä.
Näin ollen järjestelmä ei ainoastaan suolaa merivettä, vaan tekee sen täysin energiaomavaraisesti.
