Новый метод опреснения на солнечной энергии может позволить получать питьевую воду из морской воды без химических добавок, согласно многообещающему исследованию. Учитывая, что миллионы людей не имеют доступа к безопасной питьевой воде, это открывает большие перспективы. Как правило, опреснение воды чрезвычайно дорого и энергоемко, что побуждает исследователей искать альтернативные методы получения чистой пресной воды. В случае успеха новая технология может обеспечить более устойчивый метод опреснения, а также менее инвазивный способ извлечения критически важных минералов.
Примерно 2,2 миллиарда человек во всем мире не имеют доступа к безопасной чистой питьевой воде. В некоторых частях света имеются огромные запасы легкодоступной воды, которую нельзя употреблять из-за содержащейся в ней соли. Регионы, страдающие от засухи и окруженные морями и океанами, часто сталкиваются с этой проблемой, вкладывая значительные средства в масштабные проекты по опреснению для превращения морской воды в пресную.
Традиционные методы опреснения включают обратный осмос и термическую дистилляцию. Однако эти методы энергоемки, требуют предварительной и последующей обработки воды и оставляют после себя концентрированные солевые отходы, известные как рассол. Этот рассол чрезвычайно вреден для морской флоры и фауны при сбросе обратно в океан, так как повышает соленость и снижает содержание кислорода.
Опреснение 1 кубического метра воды может привести к выбросу около 12,6 кг углекислого газа, что является значительным показателем, учитывая, что средний человек использует около 382 литров воды в день. Потребление воды еще выше в сельском хозяйстве: для производства достаточного количества пищи для одного человека на один день требуется 3000 литров воды. Традиционное опреснение также использует химические вещества, такие как антивспениватели и хлор, которые обычно закачиваются обратно в море и могут нанести вред морской жизни.
В мае исследователи из Рочестерского университета в Нью-Йорке объявили, что разработали новый процесс солнечно-термического опреснения, который, по их утверждению, позволяет получать пресную воду энергоэффективным способом. Более того, исследователи из Института оптики заявляют, что процесс не производит отходов в виде рассола и не требует химических добавок для предварительной обработки воды. Он также производит от 0,6 до 6,7 кг углекислого газа на кубический метр воды. Команда под руководством профессора оптики и физики Чунлея Го опубликовала свои выводы в недавней статье.
Технология использует солнечные панели из черного металла, обработанные фемтосекундными лазерами, чтобы сделать поверхность суперсветопоглощающей и суперсмачиваемой (чрезвычайно притягивающей воду), по словам команды. Панели оснащены обработанной лазером активной зоной, которая притягивает тонкий слой воды к поверхности, поглощает почти все солнечное излучение, дистиллирует воду и осаждает оставшиеся соли и минералы на необработанные стороны панели или в «пассивную» зону, чтобы соль не забивала активную зону и не нарушала непрерывное опреснение.
Хотя другие ученые ранее разрабатывали методы солнечно-термического опреснения, работающие в лабораторных условиях, эти методы обычно тестировались на пресной воде, смешанной с хлоридом натрия, а не на океанской воде. Во многих из этих экспериментов исследователи обнаруживали, что хлорид натрия кристаллизуется, оставляя зернистый осадок, который позволяет воде проходить и растворять соль. Затем солнечные панели можно легко очистить.
Однако, поскольку морская вода имеет более сложный состав, многие из этих методов оказались неэффективными в реальных условиях. Вода из океана содержит другие минералы, такие как магний и кальций, которые кристаллизуются иначе и могут забивать поверхность солнечной панели, ограничивая поток воды, подобно тому, как накипь забивает лейки душа.
Команда Го использовала другой подход, чтобы попытаться преодолеть некоторые из часто встречающихся проблем. Исследователи из Рочестера точно выгравировали канавки на черном металле, чтобы соли и минералы морской воды могли стекать, не препятствуя процессу фильтрации. Они также ввели в эксперимент «эффект кофейного кольца». «Если вы капнете кофе на поверхность, вода со временем испарится, и на внешнем крае останется кольцо, состоящее из концентрированных частиц кофе», — объяснил Го. «Мы используем тот же принцип, чтобы перемещать соли в пассивную зону».
Команда протестировала свой метод солнечно-термического опреснения, используя образцы воды из Тихого, Атлантического и Индийского океанов, чтобы оценить его эффективность. Поскольку технология команды извлекает соли и минералы в твердой форме, она не оставляет после себя загрязняющего окружающую среду соленого рассола. Помимо превращения соленой воды в пресную, этот метод можно использовать для производства поваренной соли и извлечения критически важных минералов, таких как литий, необходимых для поддержки глобального «зеленого» перехода.
Исследователи утверждают, что могут использовать те же суперсмачиваемые солнечные панели для отделения лития от других солей в процессе опреснения, внедряя наночастицы титаната водорода в канавки панели. В тесте с образцами воды из Большого Соленого озера команда извлекла около 50 процентов лития из частиц отработанной соли.
После тщательного тестирования технологии на океанской воде команда из Рочестера считает, что технология масштабируема и гораздо более устойчива, чем текущие методы опреснения. Бонус в виде извлечения критически важных минералов может сделать ее весьма популярной среди правительств и компаний, стремящихся инвестировать в более устойчивые цепочки поставок минералов, которые не зависят в значительной степени от экологически разрушительных горнодобывающих операций.
Фелисити Брэдсток для Oilprice.com
Больше главных новостей от Oilprice.com
Цены на нефть растут на фоне ударов США по танкеру и уничтожения иранских беспилотников
Генеральный директор Goldman Sachs предупреждает, что нефтяной шок может изменить поведение потребителей
Rystad: новая эскалация между США и Ираном может поднять цены на нефть до 180 долларов к августу
Oilprice Intelligence предоставляет вам сигналы до того, как они попадут на первые полосы газет. Это тот же экспертный анализ, который читают опытные трейдеры и политические советники. Получайте его бесплатно два раза в неделю, и вы всегда будете знать, почему рынок движется, раньше всех остальных.
Вы получаете геополитическую разведку, скрытые данные о запасах и рыночные слухи, которые двигают миллиарды, — и мы вышлем вам аналитику по энергетике премиум-класса на сумму 389 долларов бесплатно, просто за подписку. Присоединяйтесь к более чем 400 000 читателей сегодня. Получите доступ немедленно, нажав здесь.