Η αφαλάτωση αποτελεί ολοένα σημαντικότερη πηγή γλυκού νερού για περιοχές που αντιμετωπίζουν υδατική πίεση, όμως οι σημερινές τεχνολογίες έχουν ένα σοβαρό περιβαλλοντικό μειονέκτημα. Η αντίστροφη ώσμωση και η θερμική απόσταξη παράγουν συμπυκνωμένη άλμη, η οποία συνήθως επιστρέφει στη θάλασσα και μπορεί να αυξήσει την τοπική αλατότητα και να μειώσει τα επίπεδα οξυγόνου, επηρεάζοντας τους θαλάσσιους οργανισμούς. Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ ανέπτυξαν τώρα ένα ηλιακό σύστημα αφαλάτωσης που επιχειρεί να αντιμετωπίσει ταυτόχρονα το πρόβλημα του ενεργειακού κόστους και των υγρών αποβλήτων. Η τεχνολογία παράγει γλυκό νερό από θαλασσινό χωρίς χημικά πρόσθετα προεπεξεργασίας και μετατρέπει τα άλατα που απομένουν σε στερεό υλικό αντί για υγρή άλμη.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Εμφιαλωμένο νερό: Τι αποκαλύπτουν τα νιτρικά στην ετικέτα για την ποιότητα της πηγής
Στην καρδιά της τεχνολογίας βρίσκεται ένα μαύρο μεταλλικό πάνελ που έχει υποστεί κατεργασία με λέιζερ femtosecond, δηλαδή με εξαιρετικά σύντομους παλμούς λέιζερ διάρκειας τετράκις εκατομμυριοστού του δευτερολέπτου. Η κατεργασία δημιουργεί μικροσκοπικές δομές στην επιφάνεια του μετάλλου, οι οποίες αυξάνουν την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας και κάνουν την επιφάνεια ιδιαίτερα «υδρόφιλη», επιτρέποντας στο νερό να απλώνεται γρήγορα αντί να σχηματίζει σταγόνες. Το σύστημα διαθέτει μια ενεργή περιοχή που τραβά ένα πολύ λεπτό στρώμα θαλασσινού νερού πάνω στην επιφάνεια. Η ηλιακή ακτινοβολία θερμαίνει το νερό και προκαλεί την εξάτμισή του, αφήνοντας πίσω τα άλατα και τα υπόλοιπα διαλυμένα ορυκτά. Το κρίσιμο στοιχείο είναι ότι αυτά δεν παραμένουν πάνω στην περιοχή εξάτμισης, όπου θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα σκληρό στρώμα και να μπλοκάρουν τη λειτουργία του συστήματος. Μικροσκοπικές αυλακώσεις κατευθύνουν τα άλατα προς τις άκρες του πάνελ, σε μια παθητική περιοχή όπου μπορούν να συλλεχθούν. Οι ερευνητές αξιοποίησαν για αυτόν τον σκοπό το λεγόμενο φαινόμενο του δακτυλίου του καφέ. Όταν μια σταγόνα καφέ στεγνώνει, τα σωματίδια που περιέχει μετακινούνται προς την περιφέρεια και σχηματίζουν έναν χαρακτηριστικό δακτύλιο. Στην ηλιακή συσκευή η ίδια φυσική αρχή χρησιμοποιείται ώστε τα άλατα να μετακινούνται μακριά από την περιοχή όπου πραγματοποιείται η εξάτμιση. Το αποτέλεσμα είναι μια επιφάνεια που μπορεί να καθαρίζεται ουσιαστικά μόνη της, χωρίς η συσσώρευση ορυκτών να μειώνει την απόδοση της αφαλάτωσης.
Ιδιαίτερη σημασία έχει το γεγονός ότι οι ερευνητές δεν δοκίμασαν τη μέθοδο μόνο με τεχνητό νερό που περιείχε χλωριούχο νάτριο. Χρησιμοποίησαν πραγματικό θαλασσινό νερό από τον Ειρηνικό, τον Ατλαντικό και τον Ινδικό Ωκεανό, το οποίο περιέχει πολύ πιο σύνθετο μείγμα ουσιών, μεταξύ άλλων μαγνήσιο και ασβέστιο. Τα πειράματα έδειξαν ότι η επιφάνεια μπορούσε να απομακρύνει τα ορυκτά προς την παθητική περιοχή χωρίς απώλεια της απόδοσης αφαλάτωσης. Το σημαντικότερο περιβαλλοντικό πλεονέκτημα βρίσκεται στο τελικό υπόλειμμα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η διαδικασία μπορεί να απομακρύνει σχεδόν το 100% των διαλυμένων αλάτων σε στερεή μορφή, αντί να δημιουργεί συμπυκνωμένη υγρή άλμη που πρέπει να διαχειριστεί ή να απορριφθεί. Τα στερεά άλατα μπορούν θεωρητικά να αποτελέσουν πρώτη ύλη για περαιτέρω αξιοποίηση, ενώ ορισμένα από τα ορυκτά που περιέχονται στο θαλασσινό νερό έχουν πολύ μεγαλύτερη οικονομική αξία. Ένα από αυτά είναι το λίθιο, βασικό υλικό για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα και ηλεκτρονικές συσκευές. Σε ξεχωριστή μελέτη της ίδιας ερευνητικής ομάδας, που δημοσιεύθηκε στο Journal of Materials Chemistry A, οι επιστήμονες τροποποίησαν τις μικροσκοπικές αυλακώσεις της ίδιας επιφάνειας με νανοσωματίδια υδροτιτανικού άλατος, ώστε να διαχωρίζουν επιλεκτικά το λίθιο από τα υπόλοιπα άλατα. Με δείγματα από τη Great Salt Lake ανέκτησαν περίπου 50% του λιθίου που περιείχαν τα υπολείμματα μετά την αφαλάτωση.
Παρά τα εντυπωσιακά εργαστηριακά αποτελέσματα, η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε στάδιο απόδειξης της αρχής λειτουργίας. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν με σχετικά μικρές συσκευές και δεν έχει ακόμη αποδειχθεί ότι η μέθοδος μπορεί να λειτουργήσει με την ίδια απόδοση σε εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας και σε πραγματικές συνθήκες συνεχούς λειτουργίας. Οι ερευνητές θεωρούν ότι ο σχεδιασμός μπορεί να κλιμακωθεί, όμως αυτό θα πρέπει να επιβεβαιωθεί με μεγαλύτερα συστήματα και μακροχρόνιες δοκιμές.
Η προσέγγιση έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή επιχειρεί να αλλάξει όχι μόνο τον τρόπο παραγωγής γλυκού νερού αλλά και την αντιμετώπιση του υπολείμματος της αφαλάτωσης. Αν η τεχνολογία μπορέσει να μεταφερθεί από τις μικρές πειραματικές συσκευές σε πραγματικές μονάδες, το ίδιο σύστημα θα μπορούσε να συνδυάζει παραγωγή γλυκού νερού, περιορισμό της απόρριψης άλμης και ανάκτηση ορυκτών, μετατρέποντας ένα από τα βασικά απόβλητα της αφαλάτωσης σε πιθανή πρώτη ύλη.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Light: Science & Applications
Το Cibum είναι εξειδικευμένο site ενημέρωσης για την ασφάλεια τροφίμων. Οι πληροφορίες του άρθρου έχουν ενημερωτικό χαρακτήρα. Για περισσότερες λεπτομέρειες πατήστε ΕΔΩ.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
- Sushi και sashimi: Συναγερμός για παράσιτο που μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες σε ήπαρ και χοληφόρους
- Εισαγγελέας μηνύει τη L’Oréal για ισιωτικά μαλλιών που συνδέονται με καρκίνο της μήτρας και των ωοθηκών – Ολόκληρη η αγωγή
- Παρθένο μαγειρικό λάδι με καρκινογόνο χημικό επιμολυντή πωλήθηκε σε 243 σουπερμάρκετ και σημεία πώλησης
