Potreba hľadať účinnejšie metódy prístupu k pitnej vode nadobudla osobitný význam v situácii, keď milióny ľudí žijú s obmedzeným prístupom k vode. V súčasnosti viac ako 300 miliónov ľudí na celom svete závisí od nejakej formy technológie na odsoľovanie morskej vody, aby mohli uspokojovať svoje základné potreby.
Väčšina týchto procesov však vyžaduje veľké množstvo energie, zložité technické zariadenia a ekonomické zdroje. Vedecká komunita sústredila časť svojich úsilí na vývoj mechanizmov, ktoré túto závislosť znižujú. Vďaka tomu sa dnes stretávame s úplne iným riešením, ktorého použitie nevyžaduje veľké náklady.
Aký materiál odsoľuje morské vody bez spotreby energie?
Výskumníci z Polytechnickej univerzity v Hongkongu vyvinuli nový typ aerogél, ktorý odsoľuje morské vody bez spotreby energie. Práca bola uverejnená v časopise ACS Energy Letters, ktorý sa špecializuje na pokroky v oblasti udržateľnej energetiky.
Kľúčovým prvkom tohto systému je tvrdý materiál s poréznou štruktúrou, vyrobený pomocou technológie 3D tlače vrstva po vrstve na zmrazenom základe. Skladá sa z uhlíkových nanorúrok a nanovlákien celulózy, materiálov, ktoré umožňujú vytvárať malé vertikálne kanály s veľkosťou iba 20 mikrometrov.
Tieto kanály prispievajú k odparovaniu morskej vody akoncentrujú slnečnú energiu priamo vo vnútri materiálu. Počas testov bol aerogel umiestnený do nádoby s morskou vodou, zakrytej priehľadným plastovým viečkom.
Slnečné žiarenie ohrievalo štruktúru, čím dochádzalo k odparovaniu tekutiny. Soľ zostala na dne nádoby a para sa kondenzovala na viečku a zbiehala sa vo forme kvapiek pomocou lievika.
Po šiestich hodinách pobytu na priamom slnku systém dokázal získať asi tri polievkové lyžice čerstvej vody. Hoci objem nie je veľký, experiment ukázal, že výkonnosť nezávisí od veľkosti materiálu, čo umožňuje jeho škálovanie pre intenzívnejšie využitie bez straty účinnosti.
Nízka cena, škálovateľnosť a užitočnosť v vidieckych oblastiach: výhody tohto objavu
Systém bol navrhnutý s ohľadom na jednoduchosť použitia. Na jeho prevádzku sú potrebné len tri prvky:
- 3D-tlačený aerogel.
- Plastový kontajner.
- Priame slnečné svetlo.
Nie je potrebné pripojenie k elektrickej sieti, elektronické komponenty ani špeciálna údržba. Vďaka tomu je vhodný pre pobrežné oblasti, vidiecke komunity alebo miesta s obmedzenou infraštruktúrou. Predstavuje tiež užitočnú alternatívu v mimoriadnych situáciách alebo pri poskytovaní humanitárnej pomoci.
Okrem jednoduchosti použitia je aj ekonomický na výrobu. Nevyžadujú sa ťažko dostupné materiály ani priemyselné zariadenia. Celý proces je založený na základných komponentoch a dostupných technológiách.
Vedúci výskumník Si Shen poznamenal: „Náš aerogel umožňuje odsoľovanie vody s maximálnou výťažnosťou v akomkoľvek rozsahu, čo predstavuje jednoduché a škálovateľné riešenie na výrobu čistej vody bez použitia energie.“
Ako sa morská voda odsoľuje tradičným spôsobom a v súčasnosti?
Na rozdiel od tohto pasívneho systému, tradičné odsoľovacie zariadenia používajú metódy ako reverzný osmóza. Táto metóda je síce účinná, ale spotrebuje veľké množstvo energie a vyžaduje kvalifikovaný technický personál.
Napríklad v Hongkongu bol spustený komplex, ktorý spracováva 340 miliónov litrov morskej vody denne, z čoho sa 135 miliónov premení na pitnú vodu.
Závod využíva solárne panely, aby znížil spotrebu energie z elektrickej siete o 16,2 %. Boli tiež zavedené systémy zberu dažďovej vody a úsporné zariadenia, ktoré umožňujú znížiť spotrebu čistej vody o 53 %. Napriek týmto snahám vplyv na životné prostredie a ekonomiku zostáva značný.
Naopak, systém na báze aerogélov neprodukuje toxický odpad a nevyžaduje ťažkú infraštruktúru. Jeho výkonnosť sa dá prispôsobiť miestnym podmienkam bez straty účinnosti, čo z neho robí reálnu alternatívu pre malé obce.
Perspektívy globálneho zavedenia tohto hongkonského objavu
Potenciál materiálu nie je obmedzený na jednotlivé použitia. Jeho škálovateľnosť a jednoduchosť umožňujú uvažovať o väčších konštrukciách pre verejné použitie. Skutočnosť, že jeho výkonnosť nezávisí od konkrétnej veľkosti, uľahčuje jeho modulárnu konštrukciu, ktorá sa dá prispôsobiť rôznym potrebám a podmienkam.
Okrem toho nie je závislý od klimatických zmien, ktoré ovplyvňujú iné zdroje vody. Za prítomnosti slnečného žiarenia môže proces prebiehať nepretržite a bez prerušenia.
Systém tak nielen odsoľuje morské vody, ale robí to pri úplnej energetickej nezávislosti.
