Вчені створили сонячну систему опріснення, яка перетворює морську воду на прісну та майже повністю вилучає сіль у твердому вигляді. Технологія також може допомогти добувати літій та інші цінні мінерали.
Про це пише видання ScienceDaily.
Дослідники з Університету Рочестера розробили систему сонячного опріснення, яка не утворює рідкого концентрованого розсолу. Замість цього сіль та інші розчинені речовини залишаються на спеціальній поверхні у твердому вигляді, після чого їх можна зібрати.
Технологію створила команда під керівництвом професора оптики та фізики Чунлея Го.
Як працює системаОсновою пристрою є чорний метал, поверхню якого обробили фемтосекундним лазером. Такі лазерні імпульси тривають лише квадрильйонні частки секунди. Вони створюють на металі мікроскопічні структури, завдяки яким поверхня ефективно поглинає сонячне світло та швидко переміщує воду.
Тонкий шар морської води розподіляється по активній частині панелі. Метал поглинає сонячне випромінювання, нагріває воду і запускає її випаровування. Сіль при цьому не випаровується, а залишається на поверхні.
Щоб кристали солі не забивали пристрій, дослідники створили на металі спеціальні мікроскопічні канавки. Вони спрямовують сіль до країв панелі, у так звану пасивну область.
Для переміщення солей команда використала принцип, відомий як «ефект кавового кільця». Коли крапля кави висихає, розчинені частинки переміщуються до її країв і утворюють характерне кільце. За схожим принципом система відводить солі від ділянки, де відбувається випаровування.
Пристрій випробували на справжній морській водіДослідники перевірили технологію на морській воді з Тихого, Атлантичного та Індійського океанів.
Це важливо, оскільки реальна морська вода містить не лише хлорид натрію, а й магній, кальцій та інші речовини. Під час випаровування вони можуть утворювати тверді відкладення, які блокують поверхню.
За результатами експериментів, розроблена поверхня могла самоочищатися, одночасно виробляючи прісну воду. Накопичення мінералів не призводило до зниження ефективності опріснення.
Система також дозволяла вилучати майже 100% розчинених солей у твердому вигляді. Це відрізняє її від традиційних методів опріснення,
зокрема зворотного осмосу та термічної дистиляції, після яких залишається концентрований рідкий розсіл.
Із солі можна отримувати літійДослідники вважають, що тверді залишки можна не просто утилізувати, а використовувати як джерело цінних мінералів. Серед них особливий інтерес становить літій, який застосовують у літій-іонних акумуляторах для електромобілів, смартфонів та ноутбуків.
В окремому дослідженні команда модифікувала поверхню панелей, додавши до мікроскопічних канавок наночастинки на основі титанату водню. Вони здатні вибірково відокремлювати літій від інших солей.
Під час експерименту зі зразками з Великого Солоного озера дослідникам вдалося вилучити близько 50% літію, що містився в солях, які залишилися після опріснення.
Таким чином, у майбутньому одна установка потенційно зможе одночасно виробляти прісну воду та вилучати корисні мінерали.
Втім, технологія поки перебуває на ранній стадії. Дослідники продемонстрували її роботу на невеликих експериментальних пристроях. Наступним етапом має стати перевірка можливості масштабування системи для практичного використання.
Читайте також:
- Три в одному. Американська компанія NuScale представила реактор для водню, опріснення води та електропостачання
- Наближається колапс Гольфстріму? Вчені зафіксували рекордне опріснення ключових регіонів Світового океану
- Дешевше за бутильовану воду. У Китаї створили майже безкоштовну технологію опріснення
