Нова, значително по-ефективна система за извличане на солите от морската вода са разработили американски инженери.
Тя може да осигури доставянето на питейна вода за хората, засегнати от климатични проблеми като сушата в някои региони на света, като Близкия Изток и в последните години - щата Калифорния.
Учените са разработили материал, който позволява големи обеми вода да преминават през изключително малки отворчета, наречени "нанопори". Те спират солите и други замърсявания. Материалът, който се използва е лист от молибденов дисулфид (MoS2), осеян с такива пори с дебелина от порядъка на нанометри. Той се оказал най-ефективният сред множество тънки мембрани от други материали, които изследователите разработили. Тази мембрана филтрирала 70% повече вода от слой от графен.
"Въпреки че на нашата планета има много вода, много малка част от нея е годна за пиене," обяснява Нараяна Алуру (Narayana Aluru), професор по механика и инженерство към Университета на Илинойс и ръководител на изследването. "Ако можем да намерим евтин, ефективен начин да пречистваме морската вода, ще направим първите крачки към решаването на проблема с водната криза в световен мащаб."
Молибденовия дисулфид в комбинация с нанопорите може да е точно това решение. Въпреки че обезсоляването не е нова концепция, ефективността постигната с този нов материал по отношение на необходимата енергия за постигане на филтрацията и разходите за поддръжка на системата може да постигне революция при обработката на големи количества морска вода.
"Откриването на материали за ефективно обезсоляване е изключително важно и аз смятам, че това изследване поставя основите на следващото поколение такива материали," обяви Алуру. "Тези материали са ефективни по отношение, както на използвана енергия, така и на поддръжката - все фактори, които от години не могат да намерят адекватно решение."
Конвенционалното обезсоляване разчита на обратна осмоза, за да се прекара солената вода през тънките пластмасови мембрани, но процесът има много недостатъци. Въпреки че мембраните изглеждат тънки, от гледната точка на микроскоп отворите изглеждат по-скоро като тръби и не приличат на необходимите за целта мембрани с дебелина в рамките на нанометри. Това означава, че такава филтрация изисква по-високо налягане, а от там и от енергия, за да работи. Пластмасовите мембрани също така са предразположени към запушване, което значително покачва разходите за функциониране на такива системи.
За разлика от тях, изключително тънките мембрани от молибденов дисулфид позволяват на водата да преминава с много по-малко съпротивление, преодолявайки много от гореописаните недостатъци. Но гениалността на новата система не е само в това как е проектирана.
"MoS2 има същественото предимство, че молибденът привлича водата, а сярата я отблъсква, което позволява много по-голямо водно количество да преминава през порите," разказва Махамед Хайрениан (Mohammad Heiranian), водещ автор в публикацията по темата. "Това качество е характерно химично свойство на MoS2 в комбинация с геометрията на порите, така че не се налага да преработваме структурата на порите, което е много сложен процес при работата с графенови мембрани."
Следващата стъпка на учените е да открият партньор от производството, който може да докара тяхната революционна система за обезсоляване до крайния пазар. Първата стъпка ще бъдат допълнителните тестове, но изобретателите са уверени, че тяхната разработка, публикувана в Nature Communications, може да се приложи в индустриален мащаб и да бъде в полза за всички.
"В момента съм в Калифорния и тук активно се дискутира темата за сушата, обхванала района последните години и как да се справим с нея," коментира Амир Фаримани (Amir Barati Farimani), постдокторант към Станфордския университет, който е работил над новата система в Илинойс, още преди да запише докторантурата си. "Обнадежден съм, че това изследване може да помогне на инженерите на обезсоляващи съоръжения."
Източник: Science Allert
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари