WYZNACZANIE TRENDÓW W NAUCE: Słona woda zdatna do picia w mniej niż pół godziny
Zgodnie z broszurą informacyjną Światowej Organizacji Zdrowia (WHO)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) około 785 milionów ludzi na świecie nie ma dostępu do czystej wody pitnej. Sytuację dodatkowo pogarsza kryzys klimatyczny. Woda słona, która jest niezdatna do picia, stanowi około 97 % zasobów wodnych naszej planety. Pilnie potrzebne są rozwiązania umożliwiające jej uzdatnianie, tak aby nadawała się do bezpiecznego spożycia. Jak informuje artykuł w czasopiśmie naukowym „Nature Sustainability”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), naukowcy opracowali technologię, która pozwala zmienić wodę morską w czystą wodę pitną w ciągu mniej niż 30 minut przy wykorzystaniu światła słonecznego. „Światło słoneczne stanowi najwydajniejsze źródło energii odnawialnej na Ziemi”, powiedział prof. Huanting Wang z Wydziału Inżynierii Chemicznej na Uniwersytecie Monash w Australii, w wywiadzie dla brytyjskiego dziennika „Daily Mail”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Opracowana przez nas metoda polegająca na odsalaniu w oparciu o innowacyjny materiał absorpcyjny, wykorzystująca do zasilania światło słoneczne, zapewnia wydajne energetycznie i zrównoważone rozwiązanie do odsalania wody”. Proces odsalania polega na zmianie nie nadającej się do picia słonej wody w wodę pitną.
Koniec z solą
„Proces odsalania został zastosowany w odpowiedzi na coraz bardziej ograniczone zasoby wody pitnej na świecie”, wyjaśnia prof. Wang w komunikacie na portalu „EurekAlert!”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „W związku z dostępnością wody słonawej oraz wody morskiej, a także ze względu na niezawodność procesów odsalania, uzdatnioną wodę można wprowadzić do istniejących instalacji wodnych przy minimalnym ryzyku dla zdrowia”. Jak dodaje Wang: „Przy czym procesy odsalania termicznego wykorzystujące mechanizm odparowywania wymagają znacznych nakładów energetycznych, a z kolei inne technologie, takie jak odwrócona osmoza, mają wiele wad, w tym duże zużycie energii oraz środków chemicznych do oczyszczania membran i odchlorowania wody”. Oprócz energii ze światła słonecznego naukowcy zastosowali także materiał o nazwie „struktura metaloorganiczna” (ang. metal-organic framework, MOF) do odfiltrowania zanieczyszczeń z wody morskiej w zaledwie pół godziny. Ten wysoce wydajny proces pozwala codziennie wygenerować duże ilości wody słodkiej przy zachowaniu znacznie mniejszych wydatków energetycznych niż w przypadku innych metod. Naukowcy opracowali nowy typ materiału MOF, nazwany PSP-MIL-53, na którym osadza się sól i zanieczyszczenia zawarte w wodzie słonawej oraz wodzie morskiej. Umieszczony w wodzie materiał wchłania jony z cieczy, zatrzymując je na swojej powierzchni. Materiał MOF w ciągu 30 minut zmniejsza całkowitą ilość rozpuszczonych w wodzie osadów z 2 233 cząstek na milion (ppm) do poziomu poniżej 500 ppm. Określony przez WHO próg bezpieczeństwa(odnośnik otworzy się w nowym oknie) dla wody pitnej wynosi 600 ppm. Materiał ten pozwala dziennie uzyskać do 139,5 l słodkiej wody na kg struktury metaloorganicznej. Strukturę MOF można szybko i łatwo oczyścić w celu ponownego użycia. Jest to możliwe, ponieważ materiał uwalnia wszystkie jony soli, które wcześniej wchłonął z wody, zaledwie po 4 minutach od wystawienia na działanie promieni słonecznych.
Czy światło słoneczne może rozwiązać problem niedostatku wody pitnej?
„W badaniu tym udało się wykazać, że światłoczułe materiały o strukturze metaloogranicznej to obiecujące, wydajne energetycznie i zrównoważone rozwiązanie do wchłaniana osadów w procesie odsalania wody”, dodaje prof. Wang. „W toku prowadzonych prac odkryliśmy nowy, fascynujący kierunek badań nad projektowaniem materiałów wykorzystujących energię słoneczną w celu zmniejszenia zużycia energii oraz uczynienia technologii odsalania wody bardziej dostępną i ekologiczną”. „Światłoczułe materiały MOF mogą w dalszej kolejności znaleźć zastosowanie przy opracowywaniu nie generujących dużego zużycia energii i przyjaznych środowisku naturalnemu metod wydobywania minerałów w przypadku zrównoważonego górnictwa oraz w innych pokrewnych dziedzinach”, podsumowuje uczony.
