WYZNACZANIE TRENDÓW W NAUCE: Słona woda zdatna do picia w mniej niż pół godziny
Zgodnie z broszurą informacyjną Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) 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”, 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”. „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!”. „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 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.
Słowa kluczowe
słona woda, woda słonawa, światło słoneczne, struktura metaloorganiczna (MOF), odsalanie
