Многие прибрежные районы зависят от опреснения морской воды, однако общие методы, такие как обратный осмос и термическая дистилляция, требуют больших затрат энергии, нуждаются в химической обработке и образуют концентрированный рассол. Сброс такого рассола повышает солёность и снижает кислород в море, что вредно для экосистем.
Исследователи из University of Rochester предложили иной подход: панели с лазерно обработанной «супервпитывающей» поверхностью, работающие на солнечной энергии. Лазер формирует активную зону, которая перетягивает тонкий слой воды, поглощает солнечную энергию и дистиллирует воду, в то время как соли направляются в пассивную зону. Крошечные канавки и эффект «кофейного кольца» помогают минералам скатываться, а не образовывать непропускаемую корку, поэтому активная зона остаётся чистой без химических добавок.
Тесты на образцах из Тихого, Атлантического и Индийского океанов дали пресную воду и почти 100% солей в виде твёрдых отложений, которые можно собирать и использовать. В связанной работе внедрение наночастиц титаната водорода позволило изолировать литий и при испытаниях на образцах Great Salt Lake извлечь около 50% лития из оставшихся солей.
Результаты опубликованы в Light: Science & Applications и Journal of Materials Chemistry A. Ведущий исследователь Chunlei Guo отмечает, что технология продемонстрирована в небольших демонстрационных устройствах и по природе масштабируема. Подход может сократить энергопотребление, исключить химические добавки и уменьшить объём рассола, одновременно улучшив доступ к питьевой воде и повысив устойчивость цепочек поставок минералов.
- Научная поддержка: National Science Foundation
- Фонды: Bill & Melinda Gates Foundation
- Сеть: Worldwide Universities Network
Сложные слова
- опреснение — удаление соли из морской водыопреснения
- рассол — концентрированный солёный раствор, остающийся после опреснения
- обратный осмос — процесс удаления соли через полупроницаемую мембрану
- супервпитывающий — поверхность, сильно поглощающая воду и жидкости«супервпитывающей»
- активная зона — часть поверхности, где происходит нагрев и дистилляцияактивную зону
- эффект кофейного кольца — явление, когда частицы собираются по краю каплиэффект «кофейного кольца»
- наночастица — очень маленькая частица, размером в нанометрынаночастиц
- титанат водорода — неорганическое соединение, применяемое в наноматериалахтитаната водорода
- масштабируемый — такой, что его можно увеличить по размерумасштабируема
Подсказка: наведите, сфокусируйтесь или нажмите на выделенные слова, чтобы увидеть краткие определения прямо во время чтения или прослушивания.
Вопросы для обсуждения
- Какие преимущества и возможные риски вы видите у метода, работающего на солнечной энергии, по сравнению с традиционными способами опреснения?
- Какие технические или экологические проблемы могут возникнуть при масштабировании этой технологии на разные побережья?
- Насколько целесообразно собирать твёрдые соли и извлекать из них минералы; какие экономические и экологические факторы нужно учитывать?
Похожие статьи
Новый метод превращает осадок в возобновляемый природный газ
Пилотное исследование показало, что предподготовка осадка перед анаэробной дигестией даёт больше возобновляемого природного газа и снижает затраты на утилизацию. После обработки учёные использовали бактерию для получения почти чистого метана.
