Взрослому человеку требуется около 50 литров воды в день, но не везде в мире пресная вода доступна в таких объемах. Процесс опреснения воды достаточно прост, однако его реализация часто сталкивается с нехваткой энергии. Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) разработали инновационный опреснитель, который отличается низкой стоимостью, простотой и возможностью работы на солнечной энергии.
Опреснение методом дистилляции — это относительно простая инженерная задача, которая включает в себя кипячение и конденсацию пара. Однако в регионах, где опреснители особенно необходимы, часто отсутствуют надежные источники энергии для непрерывного кипячения. Дерево, уголь, электричество и газ являются дефицитом, что заставляет ученых искать альтернативные источники энергии для работы опреснителей.
Солнечная энергия доступна и недорога, но устройства для ее накопления и преобразования могут быть весьма затратными. Ранее разработанные солнечные опреснители требовали использования дорогих линз и материалов, что делало их стоимость до 200 долларов за квадратный метр. Это делало их неподходящими для стран с острыми проблемами нехватки пресной воды.
Несколько лет назад команда инженеров из MIT под руководством Гана Чена начала работу над созданием опреснителя, который использовал бы солнечную энергию для кипячения и при этом оставался бы доступным по цене. В результате был разработан прибор, напоминающий губку: он состоит из слоя графита на легкой углеродной пене. Вода поднимается через поры губки к графиту, где нагревается под солнечными лучами. Для повышения эффективности устройства графит был заменен на композитный материал голубоватого оттенка, который не излучает тепло в инфракрасном диапазоне. Между этим материалом и губкой был добавлен тонкий слой меди для улучшения теплопроводности с отверстиями.
Хотя эффективность устройства возросла, проблема потерь энергии оставалась актуальной.
ЧИТАЙТЕ Ученые выявили распространенные инфекции, повышающие риск деменции
Тогда Чен вспомнил о школьном проекте своей дочери, которая использовала воздушно-пузырчатую пленку для сохранения тепла в теплице. Инженеры добавили этот слой пленки к своему прибору, что позволило ему работать на полную мощность. В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, подтверждается, что данное устройство функционирует без необходимости в дополнительных линзах или концентраторах.