Naukowcy z UniSA opracowali technikę która może pomóc w dostarczeniu czystej wody pitnej milionom ludzi przy użyciu tanich, zrównoważonych materiałów i światła słonecznego.
Mniej niż 3 procent światowej wody to woda słodka. Ze względu na presję związaną ze zmianami klimatycznymi, zanieczyszczeniem i zmieniającymi się wzorcami populacji na wielu obszarach ten rzadki zasób staje się jeszcze rzadszy.
Obecnie 1,42 miliarda ludzi – w tym 450 milionów dzieci – żyje na obszarach z wysokim skażeniu wody pitnej. Naukowcy ostrzegają, że liczba ta może znacznie wzrosnąć w nadchodzących dziesięcioleciach.
W odpowiedzi na zaistniałą sytuację, naukowcy z Future Industries Institute UniSA opracowali nowy proces, który może wyeliminować problem braku wody pitnej dla milionów ludzi, w tym mieszkańców wielu najbardziej narażonych miejsc na świecie.
Zespół kierowany przez profesora nadzwyczajnego Haolana Xu udoskonalił technikę uzyskiwania słodkiej wody z wody morskiej, słonawej lub zanieczyszczonej, poprzez wysoce wydajne parowanie słoneczne, dostarczając codziennie wystarczającą ilość świeżej wody pitnej dla czteroosobowej rodziny przy użyciu zaledwie jednego metra kwadratowego wody źródłowej.
„W ostatnich latach wiele uwagi poświęcono wykorzystaniu parowania słonecznego do wytwarzania świeżej wody pitnej, ale poprzednie techniki nie były zbyt praktyczne w użyciu” powiedział profesor Xu. „Nasza technologia może teraz dostarczać wystarczającą ilość świeżej wody, aby zaspokoić wiele praktycznych potrzeb za ułamek kosztów istniejących technologii, takich jak odwrócona osmoza”.
Sercem systemu jest wysoce wydajna fototermiczna struktura, która znajduje się na powierzchni źródła wody i przekształca światło słoneczne w ciepło, precyzyjnie skupiając energię na powierzchni w taki sposób, aby szybko odparować najwyższą część cieczy. Podczas gdy inni badacze badali podobną technologię, wcześniejsze wysiłki były utrudnione przez utratę energii, ponieważ ciepło przechodziło do wody źródłowej i rozpraszało się w powietrzu powyżej.
„Opracowaliśmy technikę, która nie tylko zapobiega utracie energii słonecznej, ale w rzeczywistości pobiera dodatkową energię z wody i otaczającego środowiska, co oznacza, że system działa ze 100-procentową wydajnością w przypadku dopływu energii słonecznej i pobiera kolejne 170% energii z wody i środowiska”.
W przeciwieństwie do dwuwymiarowych struktur stosowanych przez innych badaczy, zespół profesora Xu opracował trójwymiarowy parownik w kształcie żebra, przypominający radiator.
Ich konstrukcja przesuwa nadwyżkę ciepła z górnych powierzchni parownika słonecznego, rozprowadzając ciepło do powierzchni żebra w celu odparowania wody, chłodząc w ten sposób górną powierzchnię parowania i realizując zerowe straty energii podczas parowania słonecznego.
Ta technika radiatora oznacza, że wszystkie powierzchnie parownika pozostają w niższej temperaturze niż otaczająca woda i powietrze, więc dodatkowa energia przepływa z zewnętrznego środowiska o wyższej energii do parownika o niższej energii.
„Jesteśmy pierwszymi naukowcami na świecie, którzy podczas parowania słonecznego pozyskują energię z wody w masie i wykorzystują ją do odparowania, co pomogło naszemu procesowi stać się wystarczająco wydajnym, aby dostarczać od 10 do 20 litrów świeżej wody na metr kwadratowy dziennie”.
Oprócz wydajności, praktyczność systemu zwiększa fakt, że jest on zbudowany w całości z prostych, codziennych materiałów, które są tanie, trwałe i łatwo dostępne. Oprócz tego, że jest łatwy w budowie i wdrażaniu, system jest również bardzo łatwy w utrzymaniu, ponieważ konstrukcja struktury fototermicznej zapobiega gromadzeniu się soli i innych zanieczyszczeń na powierzchni parownika.
Niski koszt i łatwa konserwacja oznaczają, że system opracowany przez Xu i jego zespół może być wdrożony w sytuacjach, w których inne systemy odsalania i oczyszczania byłyby nieopłacalne finansowo i operacyjnie.
Prof Xu dodaje, że oprócz zastosowań związanych z wodą pitną, jego zespół bada obecnie szereg innych użyć tej technologii, w tym oczyszczanie ścieków w operacjach przemysłowych.
