Китайские и американские учёные разработали сверхэффективный опреснитель воды
Многим это в диковинку, но с питьевой водой в мире становится всё хуже и хуже. Особенно от дефицита воды страдают районы, где много солнца и солёной воды, а электричества, так необходимого для работы опреснительных установок, недостаточно. Проблему могли бы решить пассивные опреснители воды, но для этого важно повысить их эффективность, чем вместе занялись учёные из США и Китая.
Совместная группа учёных из Массачусетского технологического института и Шанхайского университета Джао Тонг (Shanghai Jiao Tong University) разработала высокоэффективный пассивный опреснитель воды. Опытная установка, расположенная на крыше одного из каммпусов MIT, показала производительность 1,52 галлона в час с квадратного метра освещённой поверхности (примерно 5,7 л). Такие системы могут потенциально обслуживать автономные прибрежные районы, чтобы обеспечить эффективный и недорогой источник воды. Качество полученной воды, кстати, было выше, чем того требуют санитарные нормы.
По мнению исследователей, в перспективе разработка позволит создать небольшие опреснители воды стоимостью до $100 для суточного обслуживания питьевой водой семьи из четырёх человек. Также можно будет создавать свободно плавающие в море опреснители для обслуживания прибрежных поселений и городов. Установка, как сказано выше, не требует электричества, и даже закачка воды и вынос соли осуществляются пассивно за счёт разницы в плотности растворов.
Секрет предложенного опреснителя в том, что он многослойный. Учёные остановились на 10 слоях, которые представляют собой пакет из чередующихся испарительных камер. Ключевой особенностью установки стало то, что каждый следующий из слоёв использует тепло, которое вырабатывает предыдущий слой (камера). Это тепло, которое вырабатывается в процессе конденсации воды. В обычных испарителях (конденсаторах) тепло излучается в окружающее пространство. В новой установке оно передаётся следующему конденсатору и снова пускается в дело и так до 10 раз.
Многократная рециркуляция собранного солнечного тепла позволила добиться эффективности установки по опреснению воды до 385 %. Учёные считают, что дальнейшая оптимизация структуры конденсаторов и используемых материалов могли бы поднять эффективность опреснения до 700 % и даже до 800 %.
Кстати, о материалах. Опытная установка не использует чего-то необычного. За сбор солнечного тепла отвечает простой чёрный поглотитель, а солёную воду в камеры подают бумажные полотенца с помощью обычного капиллярного эффекта «фитиля». Оседающую в процессе испарения в «фитиле» соль будет вымывать в течение ночи и к утру система снова будет готова опреснять солёную воду.
Самым дорогим в установке является прозрачный аэрогель, изолирующий всю верхнюю поверхность от окружающей среды. Это одновременно и теплоизолятор и поставщик тепла внутрь опреснителя. Сделать этот слой дешевле можно с помощью материалов из кремнезёма, с чем учёные планируют разобраться в дальнейшем. Также исследователи обещают создать прототип установки, которая годилась бы для коммерческого использования.