Исследователи из Массачусетского технологического института и Кореи разрабатывают новую концепцию в сфере опреснения воды, что может привести к появлению небольших портативных опреснительных установок, которые смогут работать от солнечных батарей или сменных аккумуляторов и обеспечивать достаточное количество пресной воды для удовлетворения потребностей семьи или небольшого населённого пункта. В качестве дополнительного бонуса система сможет удалять другие загрязнения, а также бактерии и вирусы. Такой новый подход, планируют обозначить как поляризация концентрации ионов,
На стадии лабораторного исследования система работает в микроскопическом масштабе, при этом используются методы изготовления её компонентов, разработанные для микрофлюидных устройств - аналогично производству микрочипов, но с использованием таких материалов, как силикон (синтетический каучук). Каждое отдельное устройство будет обрабатывать только незначительные количества воды, но разработчики предполагают, что массив из 1600 единиц, изготовленных на пластине диаметром 8 дюймов - может производить около 15 литров воды в час, чего более чем достаточно для потребления семьи из нескольких человек. Такое устройство может быть автономным и приводиться в действие в начальном исполнении при помощи гравитации - соленая вода заливается сверху, а пресная вода и концентрированный рассол собираются из двух выходов внизу.
Небольшой размер устройства может быть преимуществом, к примеру в чрезвычайной ситуации. Например, после землетрясения на Гаити, инфраструктуры доставки питьевой воды людям, нуждающимся в ней, в основном не хватало, поэтому небольшие переносные устройства для очистки воды, которые могли бы быть сверх мобильными, были бы особенно полезны.
До сих пор исследователи успешно тестировали устройство, используя природную морскую воду. Затем вода была намеренно загрязнена мелкими пластиковыми частицами, белком и человеческой кровью. Устройство удалило более 99 процентов соли и других загрязнений, что показало превосходный результат и открыло обоснованные перспективы данной разработки в будущем.
Хотя количество электричества, требуемого этим методом, на самом деле немного больше, чем для нынешних стандартных методов, таких как обратный осмос, не существует другого метода, который мог бы производить подобное мелкомасштабное опреснение воды на уровне такой эффективности, говорят исследователи. При правильном проектировании предлагаемая система будет потреблять примерно столько же энергии, сколько обычная лампочка.
Основной принцип, который делает возможной систему, называемую поляризацией концентрации ионов, - это повсеместное явление, возникающее вблизи ион-селективных материалов (таких как Nafion, часто используемых в топливных элементах) или электродов, и эта команда и другие исследователи применяют это явление. для других целей, таких как концентрирование биомолекул, однако этот принцип для очистки воды ранее не исследовался..
Важность подобной разработки обосновывается тем, что питьевая вода часто пользуется высоким спросом и частой нехваткой воды, особенно после стихийного бедствия, такого как землетрясение на Гаити или ураган "Катрина". В обоих случаях зоны бедствий находились недалеко от моря, но для преобразования соленой морской воды в питьевую пресную воду обычно требуется большое количество стабильной электроэнергии и промышленные опреснительные установки , тогда ни одна из них не была доступна в зонах бедствия.
Один из ведущих методов опреснения воды, называемый обратным осмосом, использует т.н. обратноосмотические мембраны, которые отфильтровывают соль, но для этого требуются мощные насосы для поддержания высокого давления, необходимого для проталкивания воды через мембрану, при этом мембраны подвержены загрязнению и закупорке пор солью и загрязнителями, в итоге для восстановления работоспособности такой системы требуются дорогостоящие сервисные работ. Новая же система отделяет соли и микрочастицы загрязнений от воды путем электростатического отталкивания их от ион-селективной мембраны в системе, поэтому проточная вода никогда не должна проходить через мембрану. Это должно устранить необходимость в высоком давлении и проблемы загрязнения элементов установки.
Следующие шаги: планируется создать устройство из 100 блоков, чтобы продемонстрировать возможности процесса, а затем систему из 10 000 блоков. Разработчики ожидают, что пройдет около двух лет, прежде чем система будет готова к разработке в качестве конечного продукта, после чего станет возможен запуск в серийное производства с последующим коммерческим и промышленным использованием.
(C) Copyright _ Aqua-Rium, LLC.
_____________________________________________________________________________________
