Inovatívny materiál zlacňuje čistenie morskej vody pod cenu balenej vody

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Zariadenie využíva trojrozmerný materiál inšpirovaný lesom, ktorý zachytáva slnečnú energiu na odsoľovanie vody.

• Prototyp denne vyprodukuje viac ako 20 litrov pitnej vody 

• Pri dvojročnej prevádzke majú náklady na liter vyčistenej vody klesnúť pod cenu bežnej balenej vody.

Výskumníci z Inštitútu procesného inžinierstva pri Čínskej akadémii vied a zo Šenčenskej univerzity predstavili novú metódu získavania pitnej vody. Technológia využíva solárne odparovanie a na prevádzku nepotrebuje energiu z elektrickej siete.

Základom systému je trojrozmerný fototermálny materiál s hybridnou vnútornou štruktúrou, ktorá spracúva slnečné žiarenie. Dizajn vychádza z geometrie lesa, vďaka čomu dokáže lepšie pohlcovať svetlo z rôznych uhlov.

Priestorový tvar premieňa prijaté svetlo na teplo a zároveň podporuje rýchly transport filtrovanej vody smerom nahor. Zariadenie využíva efekt nanouväznenia, pri ktorom sa molekuly vody nachádzajú v nanometrových štruktúrach a mení sa ich termodynamika. Tento jav znižuje entalpiu vyparovania, takže voda ľahšie prechádza do plynného skupenstva. Výsledkom je nižšia potreba tepelnej energie a vyšší výkon pri odsoľovaní morskej vody.

V terénnych podmienkach výskumníci otestovali vonkajšiu jednotku s aktívnou zbernou plochou 0,75 štvorcového metra. Zariadenie poháňané slnečným žiarením vyprodukovalo viac ako 20 litrov pitnej vody denne. Takéto množstvo stačí na denný pitný režim približne desiatich dospelých ľudí.

Výskumný tím vyrobenú sladkú vodu použil aj na testovacie zavlažovanie poľnohospodárskej plochy s rozlohou 5 štvorcových metrov. Na tejto ploche sa podarilo vypestovať špenát, kukuricu a čínsku kapustu. Takéto využitie by mohlo regiónom ohrozeným suchom pomôcť zvyšovať produkciu potravín a zároveň šetriť podzemné vody.

Chemické prepojenie aktívnych zložiek v materiáli vychádza z Hansenových parametrov rozpustnosti, ktoré zabezpečujú mechanickú súdržnosť vrstiev. Prototyp si aj po dlhšej prevádzke na priamom slnku zachoval štrukturálnu stabilitu bez degradácie ultrafialovým žiarením.

Systém nepotrebuje zložitú infraštruktúru ani pripojenie na elektrickú sieť, takže môže fungovať ako lokálne nezávislé riešenie. Ekonomické analýzy ukazujú, že pri dvojročnej prevádzke klesne cena za liter pod trhovú cenu balenej vody. Fotovolticko-fototermálny hybridný systém zároveň odoláva mechanickému opotrebeniu aj hromadeniu morskej soli na povrchu. V praxi tak ponúka nízkoemisný spôsob výroby čistej vody v čase rastúcej vodnej krízy.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Pasívne využívanie slnečnej energie na odsoľovanie morskej vody znižuje energetickú závislosť a sprístupňuje čistú vodu izolovaným aj ohrozeným komunitám.

Zdroj: scmp.com foto: ChatGPT