По оценкам, 844 миллиона человек не имеют доступа к чистой воде, а каждую минуту новорожденный умирает от инфекции, вызванной отсутствием безопасной воды и нечистой окружающей средой.
Опреснение морской воды и повторное использование сточных вод - два способа облегчить проблему нехватки воды, но традиционные подходы являются энергоемкими и основаны на сжигании ископаемого топлива. На самом деле, на очистку воды расходуется около 3 процентов мировых энергоресурсов.
Исследователи из Университета Монаш разработали энергопассивную технологию, которая способна поставлять чистую питьевую воду тысячам населенных пунктов, просто используя фототермальные материалы и энергию солнца.
Под руководством профессора Ксиванга Чжана с факультета химического машиностроения Университета Монаш исследователи разработали надежную систему выработки пара с помощью солнечной энергии, которая обеспечивает эффективное и непрерывное производство чистой воды из соленой воды с почти 100-процентным удалением соли.
Благодаря точному контролю кристаллизации соли только на краю испарительного диска эта новая конструкция также может собирать соли.
Осуществимость и долговечность конструкции были подтверждены с использованием морской воды из залива Ласпеде в Южной Австралии. Эта технология является многообещающим решением проблемы нехватки воды в регионах, где отсутствует электрическая сеть.
Выводы были опубликованы в международном журнале Energy & Environmental Science.
«Водная безопасность - это самая большая проблема, с которой сталкивается мир в 21 веке, особенно по мере роста населения и проявления последствий изменения климата. Развивающиеся и недостаточно обеспеченные ресурсами сообщества больше всего ощущают воздействие этих факторов», - профессор - сказал Чжан.
Использование солнечной энергии для очистки воды считается одним из устойчивых решений проблемы нехватки чистой воды в некоторых сообществах без ущерба для окружающей среды или ресурсов.
"Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в разработке материалов, процессу испарения препятствует концентрация соли на поверхности, что влияет на качество получаемой воды."
Исследователи создали диск, используя супергидрофильную фильтровальную бумагу со слоем углеродных нанотрубок для поглощения света. Хлопчатобумажная нить диаметром 1 мм служила водотранспортным каналом, перекачивая соленую воду на испарительный диск.
Соленая вода поднимается по хлопковой нити из основного раствора к центру испарительного диска. Фильтровальная бумага задерживает чистую воду и выталкивает оставшуюся соль к краям диска.
Поглощение света составило 94% по всему солнечному спектру. Диск также продемонстрировал быстрое повышение температуры при воздействии света как в сухом, так и во влажном состоянии, с 25°C до 50°C и с 17,5°C до 30°C соответственно в течение одной минуты.
Эта технология также имеет большой потенциал в других областях, таких как сброс промышленных сточных вод с нулевым жидким сбросом, обезвоживание шлама, управление горнодобывающими хвостохранилищами и извлечение ресурсов. Будущие исследования будут направлены на распространение технологии на эти приложения при поддержке отрасли.
«Результаты нашего исследования продвинулись еще на один шаг в направлении практического применения технологии производства солнечного пара, демонстрируя большой потенциал в опреснении морской воды, извлечении ресурсов из сточных вод и нулевом сбросе жидкости», - сказал профессор Чжан.
"Мы надеемся, что это исследование может стать отправной точкой для дальнейших исследований энергопассивных способов обеспечения чистой и безопасной водой миллионов людей, освещения воздействия отходов на окружающую среду и извлечения ресурсов из отходов."