Mérnökök egy moduláris, hálózatfüggetlen, napenergiával működő sótalanító technológiát fejlesztettek ki, amely akár egész városokat képes ellátni ivóvízzel

Egy amerikai szövetségi finanszírozású kutatási erőfeszítés a vízkezelés forradalmasítására olyan hálózatfüggetlen technológiát eredménye...

Egy amerikai szövetségi finanszírozású kutatási erőfeszítés a vízkezelés forradalmasítására olyan hálózatfüggetlen technológiát eredményezett, amely egyedül a napfény energiáját használja a sós víz friss ivóvízzé való átalakítására.

A sótalanító rendszer, amely egy membrán desztillációs technológia és egy fénygyűjtő nanofotonikus technika kombinációját használja, az első jelentős innovációja a Rice Egyetemen működő, több intézményi mérnöki kutatóközpontot befogadó Nanotechnológiai Vízkezelő Központnak (NEWT).

A NEWT "nanofotonikus működtetésű napenergia membrán desztilláció" technológiája, vagy röviden az NESMD, ötvözi a kipróbált és bevált vízkezelési módszereket a legmodernebb nanotechnológiával, amely a napfényt hővé alakítja. A technológiáról egy tanulmányt tettek közzé az online PNAS tudományos folyóiratban. (1)

Több mint 18000 sótalanító üzem működik 150 országban, de a NEWT sótalanítási technológiája egyikhez sem hasonlít.

"A közvetlen napfény segítségével történő sótalanítás a becslések szerint 1 milliárd ember életét változtathatja meg, akik nem férnek hozzá tiszta ivóvízhez," - mondta Qilin Li, a Rice Egyetem vízkezelő szakértője, a tanulmány egyik társszerzője. "Ez a hálózatfüggetlen technológia képes elegendő tiszta vizet biztosítani családi használatra, és nagyobb léptékben egész közösségek számára."

Az édesvíz sós vízből történő előállításának legrégebbi módszere a lepárlás. A sós vizet felforraljuk és a gőzt felfogjuk és egy kondenzáló tekercsen keresztül elvezetjük. A desztillációt évszázadok óta használják, de komplex infrastruktúrát igényel, és a víz forralásához és a gőz előállításához szükséges hőmennyiség miatt energiapazarló. Egy vízlepárló üzem működtetéséhez szükséges költségek több mint a felét az energia teszi ki.

Egy újabb sótalanítási technológia a membrán desztilláció, ahol forró sós víz folyik át a porózus membrán egyik oldalán, és hideg édesvíz áramlik át a másik oldalon. A vízgőz természetesen a membránon keresztül szűrődik át a forróból a hideg oldalra, és mivel a tengervizet nem kell forralni, az energiaigény kisebb, mint a hagyományos desztilláció esetében. Az energiaköltségek azonban továbbra is jelentősek, mivel a hő, miközben a membrán meleg oldaláról átkerül a hideg oldalra, folyamatosan elvész.

"A hagyományos membrán desztillációval ellentétben a NESMD előnye a fokozott hatékonyság," - mondta Naomi Halas, a Rice kutatója, a tanulmány egyik szerzője és a NEWT nanofotonikai kutatási tevékenységének vezetője.

"Minimális szivattyúzási energiát igényel az optimális desztillátum átalakításához, és számos módja van a technológia további optimalizálásának, hogy a termelékenység és a hatékonyság javuljon."

A NEWT-féle új technológia a Halas laboratóriumában végzett kutatásokra épül, ahol olyan nanorészecskéket fejlesztettek ki, amelyek a napfény 80%-át is képesek hasznosítani a gőz előállításához.

Az alacsony költségű, kereskedelmi forgalomban kapható nanorészecskék porózus membránhoz való hozzáadásával a NEWT lényegében maga a membránt egyoldalas fűtőelemmé alakította, amely egymagában fel tudja melegíteni a vizet a membrán desztilláláshoz.

Az alábbi videóban a Rice Egyetem kutatói mutatják be az új technológiát működés közben. (2)

(1) - https://www.pnas.org/content/114/27/6936
(2) - http://news.rice.edu/2017/06/19/freshwater