Технологический прорыв, который обеспечит мир пресной водой

Новый подход, который заставляет морскую воду испаряться быстрее, чем пресную, был воспринят как значительный прорыв в технологии опреснения, который принесет пользу миллиардам людей во всем мире.

До 36% из восьми миллиардов человек, проживающих на планете, в настоящее время страдают от острой нехватки пресной воды в течение как минимум четырех месяцев в году, и к 2050 году эта цифра может возрасти до 75%, что поставит под угрозу выживание человечества.

Опреснение морской воды является одной из наиболее эффективных стратегий по смягчению надвигающегося дефицита, однако существующие процессы потребляют огромное количество энергии, оставляя большой углеродный след.

Исследователи из Университета Южной Австралии (UniSA) ранее уже продемонстрировали потенциал испарения на поверхности с использованием солнечной энергии как энергоэффективной и устойчивой альтернативы существующим методам опреснения, однако их возможности были по-прежнему ограничены более низкой скоростью испарения морской воды по сравнению с чистой водой из-за отрицательного влияния ионов соли на испарение воды.

Профессор Хаолань Сюй, исследователь в области материаловедения из Университета Южной Австралии, сотрудничает с исследователями из Китая в рамках проекта по разработке простой, но эффективной стратегии по устранению этого ограничения.

Вводя недорогие и распространенные глинистые минералы в плавающий фототермический гидрогелевый испаритель, команда достигла скорости испарения морской воды, которая была на 18,8% выше, чем у чистой воды. Это значительный прорыв, поскольку все предыдущие исследования показали, что скорость испарения морской воды была примерно на 8% ниже, чем у чистой воды.

«Ключ к этому прорыву кроется в процессе ионного обмена на границе раздела воздух-вода», — говорит профессор Сюй.

«Минералы избирательно обогащают ионы магния и кальция из морской воды на поверхностях испарения, что увеличивает скорость испарения морской воды. Этот процесс ионного обмена происходит спонтанно во время солнечного испарения, что делает его очень удобным и экономически эффективным».

Учитывая мировой рынок опреснения, насчитывающий около 17 000 действующих установок по всему миру, даже небольшое снижение производительности опреснения может привести к потере десятков миллионов тонн чистой воды.

«Эта новая стратегия, которую можно легко интегрировать в существующие системы опреснения на основе испарения, обеспечит дополнительный доступ к огромным объемам чистой воды, что принесет пользу миллиардам людей во всем мире», — говорит профессор Сюй.

Исследователи утверждают, что гидрогелевый испаритель сохранил свои характеристики даже после нескольких месяцев погружения в морскую воду.

На следующих этапах будет изучаться больше стратегий, которые могут ускорить испарение морской воды по сравнению с испарением чистой воды, и их применение в практическом опреснении морской воды.

Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.

Источник