Zasilany energią słoneczną system odsalania wody
MITNaukowcy opracowali nowy, zasilany energią słoneczną system odsalania, który produkuje duże ilości wody pitnej i wykorzystuje technikę inspirowaną oceanem, aby uniknąć problemu zatykania się soli. Przy zwiększeniu skali, system ten mógłby zapewnić wystarczającą ilość wody pitnej, aby zaspokoić codzienne potrzeby małej rodziny.
W ostatnich latach opracowano wiele systemów odsalania wody zasilanych energią słoneczną, aby rozwiązać kwestię utrzymania zrównoważonych dostaw słodkiej wody. Jednak częstym wyzwaniem jest gromadzenie się soli, która zatyka system i wpływa na szybkość produkcji wody.
Aby przezwyciężyć ten problem, naukowcy z MIT i Shanghai Jiao Tong University zainspirowali się naturalnym zjawiskiem, a mianowicie tym, jak głębokie prądy oceaniczne są napędzane przez różnice w gęstości wody, proces znany jako cyrkulacja termohalinowa.
Nowy system naukowców ulepsza ich poprzedni projekt. Koncepcja składającą się z wielu warstw zwanych "etapami". Każdy etap zawierał parownik i skraplacz, które wykorzystywały światło słoneczne do pasywnego oddzielania soli od napływającej wody. Chociaż skutecznie wykorzystywał energię słoneczną do odparowywania wody, po kilku dniach zatykał się z powodu gromadzenia się soli. Naukowcy wypróbowali więc wersję cyrkulacji termohalinowej jako sposób na złagodzenie gromadzenia się soli.
Nowy projekt obejmuje pojedynczy stopień, który wygląda jak cienkie pudełko, zwieńczone ciemnym materiałem, który pochłania ciepło ze Słońca. Wewnątrz skrzynia jest podzielona na górną i dolną część. Woda przepływa przez górną połowę, gdzie sufit jest wyłożony warstwą parownika, która wykorzystuje ciepło słoneczne do ogrzania i odparowania wody, która wchodzi w bezpośredni kontakt. Para wodna jest kierowana do dolnej części, gdzie warstwa skraplacza chłodzi ją powietrzem do postaci wolnej od soli wody pitnej.
Cała skrzynia jest przechylona, co w połączeniu z energią cieplną pochodzącą ze światła słonecznego powoduje zawirowanie przepływającej wody. Ruch ten pomaga doprowadzić wodę do kontaktu z górną warstwą odparowującą, jednocześnie utrzymując sól w obiegu i zapobiegając jej osadzaniu się i zatykaniu.
– Przedstawiamy teraz jeszcze silniejszą konwekcję, która jest podobna do tego, co zwykle widzimy w oceanie, w skali kilometrowej – powiedział Zhenyuan Xu, jeden z autorów badania. – Kiedy woda morska jest wystawiona na działanie powietrza, światło słoneczne powoduje jej parowanie. Gdy woda opuści powierzchnię, pozostaje sól. Im wyższe stężenie soli, tym gęstsza ciecz, a ta cięższa woda chce płynąć w dół. Naśladując to szerokie na kilometr zjawisko w [małym] pudełku, możemy wykorzystać tę cechę do odrzucenia soli.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Naukowcy odkryli, że ich system produkował słodką wodę w różnych stężeniach soli, od naturalnej wody morskiej po wodę siedmiokrotnie bardziej słoną. Twierdzą oni, że gdyby system został przeskalowany do rozmiaru małej walizki, mógłby produkować od 4 do 6 l wody na godzinę i działać przez kilka lat, zanim wymagałby wymiany części.
Ze względu na wysokie tempo produkcji wody w systemie, wysokie odrzucanie soli, wydłużoną żywotność oraz fakt, że jest on zasilany energią słoneczną i nie wymaga energii elektrycznej, naukowcy twierdzą, że całkowity koszt eksploatacji systemu byłby tańszy niż koszt produkcji wody z kranu w USA.
– Pokazujemy, że to urządzenie jest w stanie osiągnąć długą żywotność – powiedział Yang Zhong, współautor badania. – Oznacza to, że po raz pierwszy woda pitna produkowana przy użyciu światła słonecznego może być tańsza niż woda z kranu. Otwiera to możliwość odsalania wody za pomocą energii słonecznej w celu rozwiązania rzeczywistych problemów.
Źródło: MIT
