Hvað með skilvirka afsöltun sjós? Mikið vatn á lágu verði
Aðgangur að hreinu, öruggu drykkjarvatni er þörf sem því miður er illa mætt víða um heim. Afsöltun sjós væri mjög gagnleg á mörgum svæðum í heiminum, ef auðvitað væru tiltækar aðferðir sem væru nægilega skilvirkar og með eðlilegum hagkvæmni.
Ný von um þróun hagkvæm leiðir til að fá ferskt vatn með því að fjarlægja sjávarsalt kom fram á síðasta ári þegar vísindamenn greindu frá niðurstöðum rannsókna þar sem gerðarefni var notað málmlífræn beinagrind (MOF) fyrir sjósíun. Nýja aðferðin, þróuð af teymi við Monash háskólann í Ástralíu, krefst verulega minni orku en aðrar aðferðir, sögðu vísindamennirnir.
MOF málmlífrænar beinagrindur eru mjög gljúp efni með stórt yfirborð. Stórir vinnufletir rúllaðir í lítið magn eru frábærir til síunar, þ.e. að fanga agnir og agnir í vökva (1). Nýja gerð MOF er kölluð PSP-MIL-53 notað til að fanga salt og mengunarefni í sjó. Sett í vatn heldur það sértækum jónum og óhreinindum á yfirborði þess. Innan 30 mínútna tókst MOF að minnka heildar uppleyst fast efni (TDS) vatnsins úr 2,233 ppm (ppm) niður fyrir 500 ppm. Þetta er greinilega undir 600 ppm þröskuldinum sem Alþjóðaheilbrigðismálastofnunin mælir með fyrir öruggt drykkjarvatn.
1. Sjónmynd af starfsemi málmlífrænnar himnu við afsöltun sjós.
Með því að nota þessa tækni gátu vísindamennirnir framleitt allt að 139,5 lítra af fersku vatni á hvert kíló af MOF efni á dag. Þegar MOF netið er „fyllt“ af ögnum er hægt að þrífa það fljótt og auðveldlega til endurnotkunar. Til að gera þetta er það sett í sólarljós sem losar söltin sem eru föst á aðeins fjórum mínútum.
„Afsöltunarferlar með hitauppgufun eru orkufrek, en önnur tækni eins og öfug himnuflæði (2), þeir hafa marga galla, þar á meðal mikla orkunotkun og efnanotkun til himnahreinsunar og klórhreinsunar,“ útskýrir Huanting Wang, leiðtogi rannsóknarteymis hjá Monash. „Sólarljós er algengasta og endurnýjanlegasta orkugjafinn á jörðinni. Nýja afsöltunarferlið okkar sem byggir á aðsogsefni og notkun sólarljóss til endurnýjunar veitir orkusparandi og umhverfisvæna afsöltunarlausn.“
2. Osmosis sjóafsöltunarkerfi í Sádi-Arabíu.
Frá grafeni til snjallefnafræði
Á undanförnum árum hafa komið fram margar nýjar hugmyndir um orkusparandi afsöltun sjós. „Ungur tæknimaður“ fylgist grannt með þróun þessara aðferða.
Við skrifuðum meðal annars um hugmynd Bandaríkjamanna við Austin háskólann og Þjóðverja við Marburg háskólann, sem að nota litla flís úr efni sem rafstraumur af hverfandi spennu (0,3 volt) rennur í gegnum. Í saltvatni sem flæðir inn í farveg tækisins eru klórjónir hlutlausar að hluta og myndast rafsviðeins og í efnafrumum. Áhrifin eru að saltið streymir í aðra áttina og ferskvatnið í hina. Einangrun á sér stað ferskt vatn.
Breskir vísindamenn frá háskólanum í Manchester, undir forystu Rahul Nairi, bjuggu til sigti sem byggir á grafeni árið 2017 til að fjarlægja salt úr sjó á áhrifaríkan hátt.
Í rannsókn sem birt var í tímaritinu Nature Nanotechnology héldu vísindamenn því fram að hægt væri að nota það til að búa til afsöltunarhimnur. grafenoxíð, í stað þess að finna erfitt og dýrt hreint grafen. Bora þarf eitt lag grafen í lítil göt til að gera það gegndræpi. Ef gatastærðin er stærri en 1 nm munu söltin fara frjálslega í gegnum gatið, þannig að götin sem á að bora verða að vera minni. Jafnframt hafa rannsóknir sýnt að himnur grafenoxíðs auka þykkt og grop þegar þær eru dýfnar í vatn. Læknateymi. Nairi sýndi að húðun himnunnar með grafenoxíði með viðbótarlagi af epoxýplastefni jók virkni hindrunarinnar. Vatnssameindir geta farið í gegnum himnuna en natríumklóríð getur það ekki.
Hópur sádi-arabískra vísindamanna hefur þróað tæki sem þeir telja að muni breyta orkuveri úr „neytanda“ vatns í „framleiðanda ferskvatns“. Vísindamenn birtu grein sem lýsir þessu í Nature fyrir nokkrum árum. ný sólartæknisem getur afsaltað vatn og framleitt á sama tíma rafmagn.
Í smíðuðu frumgerðinni settu vísindamenn upp vatnsvél að aftan. sólarrafhlöðu. Í sólarljósi framleiðir fruman rafmagn og gefur frá sér hita. Í stað þess að missa þennan hita út í andrúmsloftið beinir tækið þessari orku til verksmiðju sem notar hitann sem orkugjafa fyrir afsöltunarferlið.
Rannsakendur kynntu saltvatn og vatn sem innihélt þungmálmaóhreinindi eins og blý, kopar og magnesíum í eimingarstöðina. Tækið breytti vatni í gufu sem síðan fór í gegnum plasthimnu sem síaði salt og rusl frá. Niðurstaðan af þessu ferli er hreint drykkjarvatn sem uppfyllir öryggisstaðla Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar. Vísindamennirnir sögðu að frumgerðin, um metra breið, gæti framleitt 1,7 lítra af hreinu vatni á klukkustund. Kjörinn staður fyrir slíkt tæki er í þurru eða hálfþurru loftslagi, nálægt vatnsból.
Guihua Yu, efnisfræðingur við Austin State University, Texas, og liðsfélagar hans lögðu til tillögu árið 2019 síar á áhrifaríkan hátt sjóhýdrógel, fjölliða blöndursem skapa gljúpa, vatnsgleypandi uppbyggingu. Yu og samstarfsmenn hans bjuggu til hlaupsvamp úr tveimur fjölliðum: önnur er vatnsbindandi fjölliða sem kallast pólývínýlalkóhól (PVA) og hin er létt ísogsefni sem kallast polypyrrole (PPy). Þeir blönduðu þriðju fjölliðunni sem kallast kítósan, sem hefur einnig mikla aðdráttarafl að vatni. Vísindamenn greindu frá því í Science Advances að þeir hafi náð hreinu vatnsframleiðslu upp á 3,6 lítra á klukkustund á hvern fermetra frumuyfirborðs, sem er það hæsta sem mælst hefur og um tólf sinnum betra en það sem er framleitt í dag í viðskiptaútgáfum.
Þrátt fyrir eldmóð vísindamanna heyrist ekki að nýjar ofurhagkvæmar og hagkvæmar aðferðir við afsöltun með nýjum efnum eigi eftir að nýtast víðar í atvinnuskyni. Þar til það gerist, farðu varlega.
