Zinātnieki ir izstrādājuši sūklveida materiālu ar garām mikroskopiskām gaisa kabatiņām, kas izmanto saules gaismu un plastmasas pārklājumu, lai pārvērstu sāļo ūdeni saldā. Lielākā daļa ūdens uz Zemes atrodas okeānos un ir pārāk sāļš, lai to varētu dzert. Desalinācijas iekārtas var padarīt jūras ūdeni dzeramu, bet tam nepieciešams liels enerģijas daudzums.
Žurnālā ACS Energy Letters publicētais jaunās sistēmas koncepcijas ārējais pierādījums veiksmīgi ražoja dzeramo ūdeni, izmantojot dabisko saules gaismu, kas ir solis ceļā uz ilgtspējīgu un energoefektīvu attīrīšanu. Šis nav pirmais gadījums, kad zinātnieki izveido sūklveida materiālus, kas izmanto saules gaismu kā ilgtspējīgu enerģijas avotu ūdens attīrīšanai vai attīrīšanai. Piemēram, no lufas iedvesmots hidrogelis ar porās esošiem polimēriem tika testēts ar hromu piesārņotā ūdenī, un, sildoties saulē, tas ātri izdalīja tīru, savācamo ūdens tvaiku, iztvaikojot.
Porains aerogēls
Tomēr, kamēr hidroģeli ir mīksti un piepildīti ar šķidrumu, aerogēli ir cietāki un satur cietas poras, kas var transportēt šķidru ūdeni vai ūdens tvaiku. Tie tika testēti kā atsāļošanas metode, bet to iztvaikošanās spēja samazinās līdz ar materiāla izmēra palielināšanos. Tāpēc Si Shen un viņa kolēģi nolēma izstrādāt porainu aerogēlu attīrīšanai, kas saglabātu savu efektivitāti dažādos izmēros.
Pētnieki izveidoja pastu ar oglekļa nanocaurulītēm un celulozes nanokšķiedras un izdrukāja to uz 3D printera uz sasaldētas virsmas, ļaujot katram slānim sacietēt pirms nākamā slāņa pievienošanas. Šis process veidoja sūklveida materiālu ar sīkiem, vienmērīgi izkliedētiem vertikāliem caurumiem, katrs apmēram 20 mikrometru platumā. Viņi testēja kvadrātveida materiāla gabalus, kuru izmērs bija no 1 centimetra līdz 8 centimetriem, un atklāja, ka lielāki gabali izdalīja ūdeni iztvaikošanas ceļā tikpat efektīvi kā mazāki gabali.
Atklātā gaisā veiktajos testos pētnieki ievietoja materiālu glāzē ar jūras ūdeni un pārklāja to ar caurspīdīgu izliektu plastmasas vāku. Saules gaisma sildīja porainā materiāla virsmu, iztvaicējot tikai ūdeni bez sāls. Tvaiks savācās uz plastmasas vāka šķidrā veidā, izspiežot tagad tīro ūdeni uz malām, kur tas pilēja piltuvē un traukā zem stikla. Pēc sešu stundu iedarbības ar dabisko saules gaismu sistēma saražoja aptuveni trīs ēdamkarotes dzeramā ūdens. “Mūsu aerogēls nodrošina pilnu jaudu jebkura izmēra desalinizācijai,” saka Šen, “piedāvājot vienkāršu un mērogojamu risinājumu desalinizācijai bez enerģijas patēriņa un tīras ūdens ražošanas.”
