Создавая небольшое электрическое поле. которое удаляет соль из морской воды, химики из университета Техаса в Остине и Университете Марбург в Германии, представили новый метод обессаливания морской воды, которая потребляет меньше энергии и значительно проще, чем любые существующие техники. Новый метод требует настолько мало энергии, что может работать от обычной батарейки.
Этот процесс исключает проблемы, которые сопутствуют существующим методам удаления соли, исключая необходимость в мембране и отделяя соль от воды на микроуровне.
Техника, называемая обессоливание при помощи электрохимического связывания, была описана на прошлой неделе в журнале Angewandte Chemie. Исследовательская команда, возглавляемая Ричардом Круксом из Университета Техаса в Остине и Ульриха Таларека в Университета Марбурга. Патентованием и коммерческим внедрением занимается компания-стартап Okeanos Technologies.
«Доступность воды для питья и полива растений – это одно из самых основных требований при поддержании и улучшении человеческого здоровья», говорит Крукс. «Обессоливание морской воды — это один из способов удовлетворить эти потребности, однако большинство существующих методов для обессоливания воды основаны на дорогих и легко засоряющихся мембранах. Метод, в котором не требуются мембраны, который мы разработали, все еще требует очистки и масштабирования, но если мы добьемся в этом успеха, то однажды сможем предоставить свежую воду в больших количествах, используя простую и даже портативную систему».
В этом конкретном методе заложен особенный потенциал для местностей с недостатком воды, в которых проживает приблизительно третья часть жителей планеты. Многие из этих регионов имеют доступ к неограниченному количеству морской воды, однако не имеют доступа к энергетической инфраструктуре или деньгам, необходимым для обессоливания воды, при помощи существующих технологий. В результате – миллионы смертей каждый год в этих регионах, вследствие недостатка воды.
«Люди умирают от недостатка питьевой воды», говорит Тони Фрудакис, основатель и генеральный директор Okeanos Technologies. «И они будут продолжать умирать до тех пор, пока не появится некий прорыв, и мы полагаем, что наша технология как раз его и представляет».
Чтобы получить обессоливание, исследователи подают небольшое напряжение в 3В на пластиковую микросхему, наполненную морской водой. В микросхеме вмонтирован микроканал с двумя отделениями. В соединении канала вмонтированный электрод нейтрализует некоторые ионы хлора в морской воде, чтобы создать «зону обедненную ионами», где создается локальное электрическое поле, отличное от остальной части канала. Заряд в электрическом поле перенаправляет соли в одно отделение, позволяя обессоленной воде пройти сквозь другое отделение.
«Реакция нейтрализации, происходящая возле электрода – это ключ к удалению солей из морской воды», говорит Кайл Кнуст, выпускник лаборатории Крукса и первый автор исследования.
Как тролль на мосту, зоны обедненные ионами предотвращают проникновение солей, в результате чего производится чистая вода.
Таким образом Крукс и его коллеги добились 25% обессоливания. И хотя питьевая вода требует 99% обессоливания. они уверены, что эта цель вполне достижима.
«Здесь дело принципа», объясняет Кнуст. «Мы сделали сравнительные улучшения производительности, в то время как разрабатывали другие способы, основанные на формировании зоны, обедненной ионами. Это означает, что 99% обессоливание не является недостижимым для нас».
Другая проблема заключается в масштабировании процесса. В настоящее время микроканалы размером с человеческий волос, производят 40 нанолитров воды в минуту. Для того, чтобы эта техника нашла практическое применение для частного или коммунального использования. устройство должно производить литры воды в сутки. Авторы уверены. что этого также можно добиться.
После преодоления этих инженерных препятствий, они предвидят будущее, в котором их технология применима на разных уровнях, и выполняет различные задачи.
«Вы могли бы построить набор для выживания в зоне катастроф или установку для муниципального использования», заявляет Фрудакис. «Okeanos даже намерен сперва построить небольшую систему, выглядящую как автомат с Кока-Колой, и будет работать в автоматическом режиме, с производительностью, достаточной для нужд небольшой деревни».
Ваше мнение