Nepieciešamība meklēt efektīvākus veidus, kā piekļūt saldūdenim, ir kļuvusi aktuāla situācijā, kad miljoniem cilvēku dzīvo apstākļos, kad tā krājumi ir ierobežoti. Šodien vairāk nekā 300 miljoni cilvēku visā pasaulē ir atkarīgi no jūras ūdens attīrīšanas tehnoloģijām, lai apmierinātu savas pamatvajadzības.
Tomēr lielākā daļa šo procesu prasa lielu enerģijas daudzumu, sarežģītu tehnisko aprīkojumu un finanšu resursus . Zinātniskā sabiedrība daļu savu pūļu ir veltījusi mehānismu izstrādei, kas ļautu samazināt šo atkarību. Tādējādi mēs esam atraduši pilnīgi citu risinājumu , kura īstenošana ir salīdzinoši lēta.
Kāds materiāls attīra jūras ūdeni bez enerģijas patēriņa?
Pētnieki no Honkongas Politehniskās universitātes ir izstrādājuši jauna veida aerogēlu, kas attīra jūras ūdeni bez enerģijas patēriņa . Darbs publicēts žurnālā ACS Energy Letters , kas specializējas ilgtspējīgas enerģētikas jomas izstrādēs.
Šīs sistēmas galvenā sastāvdaļa ir cietais, porains materiāls, kas izgatavots, izmantojot slāņveida 3D drukāšanu uz sasaldētas pamatnes. Tas sastāv no oglekļa nanocaurulītēm un celulozes nanokšķiedras – materiāliem, kas ļauj izveidot sīkus vertikālus kanālus, kuru diametrs ir tikai 20 mikrometri.
Šie kanāli veicina jūras ūdens iztvaikošanu, koncentrējot saules enerģiju tieši materiāla iekšienē . Testu laikā aerogēls tika ievietots konteinerā ar jūras ūdeni, kas bija pārklāts ar caurspīdīgu plastmasas vāku.
Saules starojums sildīja konstrukciju, izraisot šķidruma iztvaikošanu. Sāls palika trauka dibenā, bet tvaiks kondensējās uz vāka un savācās pilienu veidā ar piltuves palīdzību.
Sešās stundās tiešā saules gaismā sistēma spēja iegūt apmēram trīs ēdamkarotes saldūdens. Neskatoties uz nelielo apjomu, eksperiments parādīja, ka ražīgums nav atkarīgs no materiāla izmēra, kas ļauj sistēmu mērogot intensīvākai izmantošanai bez efektivitātes zuduma.
Zema cena, mērogojamība un lietderība lauku apvidos: šī atklājuma priekšrocības
Sistēma ir izstrādāta pēc vienkārša principa. Tās darbībai nepieciešami tikai trīs elementi:
- 3D printerī izdrukāts aerogēls.
- Plastmasas konteiners.
- Tieši saules stari.
Nav nepieciešams pieslēgties elektrotīklam, elektroniskas detaļas vai īpaša apkope. Tas padara to par piemērotu risinājumu piekrastes reģioniem, lauku apvidiem un vietām ar ierobežotu infrastruktūru . Tas ir arī noderīgs risinājums ārkārtas situācijās vai humanitārās palīdzības sniegšanai .
Papildus vienkāršai lietošanai tā ražošana ir ekonomiska. Tam nav nepieciešami deficīti materiāli un rūpnieciskas iekārtas. Viss process ir balstīts uz pamata komponentiem un pieejamām tehnoloģijām.
Vadošais pētnieks Si Šen norādīja: „Mūsu aerogēls nodrošina maksimālu attīrīšanas jaudu jebkādā mērogā, piedāvājot vienkāršu un mērogojamu risinājumu tīra ūdens ražošanai bez enerģijas patēriņa”.
Kā tradicionāli un pašlaik notiek jūras ūdens attīrīšana?
Atšķirībā no šīs pasīvās sistēmas, tradicionālās attīrīšanas iekārtas izmanto tādus paņēmienus kā reversā osmoze . Šis paņēmiens, neskatoties uz savu efektivitāti, patērē daudz enerģijas un prasa kvalificētu tehnisko personālu.
Piemēram, Honkongā ir uzsākta kompleksa darbība, kas katru dienu pārstrādā 340 miljonus litru jūras ūdens, no kuriem 135 miljoni tiek pārvērsti saldūdenī.
Stacijā tiek izmantoti saules paneļi, kas ļauj samazināt elektroenerģijas patēriņu no tīkla par 16,2 %. Tika ieviestas arī lietusūdens savākšanas sistēmas un ūdens taupīšanas ierīces, kas ļāva samazināt saldūdens patēriņu par 53 %. Neskatoties uz šiem centieniem, ietekme uz vidi un ekonomiku joprojām ir ievērojama.
Atšķirībā no tā, aerogēla sistēma nerada toksiskus atkritumus un neprasa sarežģītu infrastruktūru . Tās jauda var tikt pielāgota vietējiem apstākļiem, nezaudējot efektivitāti, kas padara to par dzīvotspējīgu alternatīvu mazām apdzīvotām vietām.
Šī atklājuma globālās īstenošanas perspektīvas Honkongā
Materiāla potenciāls nav ierobežots ar individuālu lietojumu. Tā mērogojamība un vienkāršība ļauj projektēt lielākas konstrukcijas sabiedriskai lietošanai . Tā īpašību neatkarība no izmēra veicina modulāru konstrukciju, kas pielāgojama dažādām vajadzībām un apstākļiem.
Turklāt to neietekmē klimata pārmaiņas, kas ietekmē citus ūdens avotus . Kamēr ir saules gaisma, šis process var turpināties nepārtraukti.
Tādējādi sistēma ne tikai attīra jūras ūdeni, bet arī to dara, pilnībā neatkarīgi no enerģijas avotiem.
