Susza jest poważnym problemem na całym świecie, dlatego od dawna poszukuje się rozwiązań, które pozwoliłyby jej przeciwdziałać. Jednym z nich jest odsalanie wody morskiej za pomocą wynalazków, takich jak hiszpański, który zapewnia wodę pitną dla 15 000 gospodarstw domowych, oraz inny, który wytwarza 5000 litrów dziennie.
Do nich dołącza teraz pomysłowy wynalazek opracowany przez naukowców z Politechniki w Hongkongu, który usuwa sól z wody morskiej za pomocą słońca i staje się „bezenergetycznym rozwiązaniem do produkcji czystej wody”, jak wyjaśniają w komunikacie.
Policja i straż pożarna w Nowym Jorku będą mogły przeglądać filmy z przestępstw nagrane przez użytkowników za pomocą aplikacji.
Konkretnie, zespół naukowców opracował gąbczasty i porowaty materiał, podobny do gąbki z mikroskopijnymi, wydłużonymi kieszonkami powietrznymi, który wykorzystuje światło słoneczne i prostą plastikową osłonę do przekształcania słonej wody w słodką.
Gąbczasty materiał
Większość wody na Ziemi znajduje się w oceanach i jest zbyt słona, aby można ją było pić. Chociaż istnieją zakłady odsalania, które mogą przekształcić wodę morską w wodę pitną, wymagają one dużych ilości energii.
Jako alternatywę naukowcy opracowali gąbczasty materiał z długimi mikroskopijnymi wnękami, który wykorzystuje słońce do odsalania wody morskiej. Proces ten nie jest nowy i polega na oddzieleniu soli, aby płyn stał się pitny lub nadający się do innych celów.
Obecnie najbardziej rozpowszechnioną technologią odsalania jest odwrócona osmoza. Jest to naprawdę prosty proces, w którym poprzez zastosowanie ciśnienia mechanicznego słona woda przepływa przez sztuczną membranę, która oddziela sól i pozwala uzyskać czystą wodę.
Nie jest to jednak przypadek tego nowego materiału, który przeszedł już pierwsze testy na świeżym powietrzu i okazał się sukcesem. Wykorzystując naturalne światło słoneczne, wynalazek ten wyprodukował wodę pitną, co stanowi „ważny krok naprzód w kierunku zrównoważonego i energooszczędnego odsalania”.
W swoim badaniu, opublikowanym w czasopiśmie ACS Energy Letters, naukowcy wyjaśniają, że ich nowy materiał wykorzystuje po prostu swoją gąbczastą strukturę, światło słoneczne i plastikową osłonę, aby zamienić słoną wodę w słodką.
Ten nowy materiał jest wytwarzany z pasty zawierającej nanorurki węglowe i nanowłókna celulozowe, która jest drukowana warstwa po warstwie w technologii 3D na zamrożonej powierzchni, pozostawiając każdą warstwę do zestalenia przed nałożeniem kolejnej.
Proces ten kończy się powstaniem gąbczastego materiału z małymi pionowymi otworami rozmieszczonymi równomiernie, każdy o szerokości około 20 mikrometrów, które przechodzą przez całą strukturę, jak wskazują naukowcy.
W przeciwieństwie do innych materiałów, takich jak hydrożele, ten aerożel zachowuje swoją skuteczność w odparowywaniu niezależnie od wielkości. W testach z kwadratowymi kawałkami o wymiarach od 1 do 8 centymetrów naukowcy odkryli, że większe fragmenty uwalniały wodę przez odparowanie w tak samo skuteczny sposób jak mniejsze.
Zostało to już przetestowane
Zespół naukowców przeprowadził już test na świeżym powietrzu. Umieścił materiał w szklance z wodą morską i przykrył przezroczystą, zakrzywioną plastikową pokrywką. Promieniowanie słoneczne ogrzało powierzchnię aerożelu, odparowując tylko wodę, a nie sól.
W ten sposób para wodna gromadziła się na plastikowej pokrywie w postaci cieczy, przesuwając teraz czystą wodę w kierunku krawędzi, gdzie kapała do lejka i pojemnika pod szklanką.
Po sześciu godzinach wystawienia na działanie naturalnego światła słonecznego system wyprodukował około trzech łyżek wody pitnej, czyli około 45 mililitrów. „Nasz aerożel umożliwia pełną desalinizację w dowolnej wielkości”, mówi Xi Shen, jeden z naukowców.
Materiał „zapewnia proste i skalowalne rozwiązanie do odsalania bez energii do produkcji czystej wody”. Wynalazek ten ma szereg istotnych zalet w porównaniu z innymi rozwiązaniami.
Na przykład nie wymaga energii elektrycznej, ponieważ cały proces jest pasywny i wymaga jedynie światła słonecznego, a także jest skalowalny, ponieważ wydajność nie spada wraz z powiększaniem elementów. Charakteryzuje się również niskim kosztem produkcji, jest przenośny i łatwy w instalacji.
Dzięki temu jest to materiał idealny dla obszarów odległych lub dotkniętych suszą, a także dla społeczności nadbrzeżnych lub regionów suchych, gdzie infrastruktura elektryczna jest ograniczona. Ponadto, dzięki temu, że nie wymaga zasilania elektrycznego, zmniejsza również emisję dwutlenku węgla i zależność od paliw kopalnych.
Nie jest to jednak pierwszy przypadek, kiedy naukowcy stworzyli gąbczaste materiały wykorzystujące światło słoneczne jako zrównoważone źródło energii do oczyszczania lub odsalania wody. Wcześniej przetestowali hydrożel inspirowany gąbką roślinną.
Jednak podczas gdy hydrożele są miękkie i wypełnione płynem, aerożele są bardziej sztywne i zawierają stałe pory, które mogą transportować wodę w stanie ciekłym lub parę wodną; naukowcom udało się zaprojektować taki, który zachowuje swoją wydajność w różnych rozmiarach.