Группа ученых разработала новый доступный метод опреснения воды с помощью солнечной энергии, который предотвращает накопление соли, характерное для подобных устройств, сообщается в блоге Массачусетского технологического института.

При стоимости всего четыре доллара модель нового устройства площадью  1 квадратный метр может ежедневно обеспечивать семью чистой питьевой водой. Она также построена с использованием легкодоступных подручных материалов, что означает, что система легко масштабируется и может быть использована во многих уголках земного шара.

Исследовательская установка во время испытаний.MIT

Решение проблемы нехватки воды в мире

По данным ЮНИСЕФ, нехватка воды может затронуть половину населения мира к 2025 году. Фактически, четыре миллиарда человек - почти две трети населения мира - уже страдают от острой нехватки воды, по крайней мере, один месяц в году.

Исследователи из Массачусетского технологического института и Шанхайского университета Цзяо Тун разработали солнечное опреснительное устройство без специального фитиля - детали, которую обычно приходится часто чистить или даже заменять из-за скопления солей. Таким образом, ученые считают, что им удалось создать систему с беспрецедентной эффективностью, которая позволит решить проблему нехватки воды в мире.

Диаграмма, показывающая, как работает новая система опреснения воды.MIT

 

Новое устройство, описанное в статье в журнала Nature Communications, состоит из нескольких слоев, которые плавают в емкости с соленой водой. Работает система очень просто:  Первый слой материала с мельчайшими отверстиями впитывает жидкость, из сосуда образуя сверху тонкий слой воды. Далее темный материал, поглощая тепло солнечного света, испаряет эту воду, которая  затем, конденсируясь, собирается в отдельной ёмкости. Отверстия в перфорированном материале обеспечивают "естественную конвективную циркуляцию между более теплым верхним слоем воды и более холодным резервуаром внизу", - объясняют исследователи MIT в своем исследовании. Проще говоря, в результате работы системы остается немного теплой соленой воды, которая естественным образом попадает в оставшуюся внизу более холодную воду и процесс повторяется.

На этом рисунке показан поток жидкости, визуализированный с помощью пищевого красителя. Слева показан медленный перенос окрашенной деионизированной воды из верхней части в нижнюю. Справа показан быстрый перенос окрашенной соленой воды из верхней части в нижнюю под действием эффекта естественной конвекции.

Доставка чистой воды в изолированные районы и оказание помощи при стихийных бедствиях

По словам исследователей, этот метод более чем на 80 процентов эффективно преобразует солнечную энергию в водяной пар даже при использовании воды с концентрацией солей в 20 процентов от объема. Более того, даже после недельного тестирования ученые не смогли обнаружить никаких следов отложений или скоплений соли, которые могли бы повредить или снизить эффективность устройства.

Системы опреснения способны обеспечить чистой питьевой водой районы, которые в настоящее время страдают от нехватки живительной влаги. В прошлом году была запущена первая в мире система опреснения воды с волновым приводом,  а дизайнер Генри Глоуго получил премию Lexus Design Award за свою  установку, которая обеспечивает одновременно бесплатное освещение и питьевую воду. Специалисты Массачусетского технологического института и Шанхайского университета Цзяо Тун заявили, что их система может быть легко и быстро развернута в изолированных районах, а также использована в качестве временного решения для оказания помощи при стихийных бедствиях.

Источники: MIT
https://www.nature.com/articles/s41467-022-28457-8
 https://news.mit.edu/2022/solar-desalination-system-inexpensive-0214