Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Energia słoneczna przekształcająca wodę słoną w słodką
Energia słoneczna przekształcająca wodę słoną w słodką
Według szacunków FAO do 2025 roku prawie 2 miliardy ludzi może nie mieć wystarczającej ilości wody pitnej, aby zaspokoić ich codzienne potrzeby. Jednym z możliwych rozwiązań tego problemu jest odsalanie, czyli oczyszczanie wody morskiej w celu nadania jej przydatności do picia. Niestety usuwanie soli z wody morskiej wymaga od 10 do 1000 razy więcej energii niż tradycyjne metody zaopatrzenia w wodę słodką, a konkretnie pompowanie wody z rzek lub studni.

 

 

Zmotywowany tym problemem zespół inżynierów z Politechniki w Turynie opracował nowy prototyp do odsalania wody morskiej w sposób zrównoważony i tani, wykorzystując efektywniej energię słoneczną. W porównaniu z poprzednimi rozwiązaniami opracowana technologia w rzeczywistości jest w stanie podwoić ilość wody produkowanej przy danej energii słonecznej oraz może być przedmiotem dalszej poprawy wydajności w najbliższej przyszłości.

Zasada działania proponowanej technologii jest bardzo prosta, a pomysłodawcy zainspirowali się roślinami, które transportują wodę z korzeni do liści przez kapilarność oraz transpirację. Ich pływające urządzenie jest w stanie zebrać wodę morską za pomocą taniego materiału porowatego, unikając w ten sposób stosowania drogich i uciążliwych pomp. Zebrana woda morska jest następnie ogrzewana energią słoneczną, co pozwala na oddzielenie soli od odparowującej wody. Proces ten może być ułatwiony przez membrany umieszczone między zanieczyszczoną i pitną wodą, aby uniknąć ich mieszania, podobnie jak niektóre rośliny są zdolne przetrwać w środowisku morskim (np. namorzyny).

Podczas gdy konwencjonalne "aktywne" technologie odsalania wymagają kosztownych elementów mechanicznych bądź elektrycznych (pompy czy układy sterowania) oraz specjalistycznych techników do instalacji czy konserwacji, podejście do odsalania zaproponowane przez zespół opiera się na spontanicznych procesach zachodzących bez pomocy dodatkowej maszyny i właśnie dlatego można ją określić mianem technologii "pasywnej". Wszystko to sprawia, że ​​urządzenie jest z natury niedrogie i proste w instalacji, a także w naprawie. Te ostatnie cechy są szczególnie atrakcyjne w regionach przybrzeżnych, które cierpią na chroniczny niedostatek wody pitnej i nie są jeszcze osiągane przez scentralizowaną infrastrukturę i inwestycje.

Do tej pory znaną wadą "pasywnych" technologii odsalania była niska efektywność energetyczna w porównaniu z "aktywnymi". Naukowcy również napotkali tę przeszkodę. Podczas gdy poprzednie badania koncentrowały się na maksymalizacji absorpcji energii słonecznej, zwrócili uwagę na bardziej efektywne zarządzanie pochłoniętą energią słoneczną i właśnie w ten sposób byli w stanie osiągnąć rekordowe wartości produktywności (do 20 litrów dziennie wody pitnej na metr kwadratowy wystawiony na działanie słońca). Powodem zwiększenia wydajności jest "recykling" ciepła słonecznego w kilku kaskadowych procesach odparowywania, zgodnie z filozofią "robić więcej za mniej". Technologie oparte na tym procesie nazywane są zwykle "efektem wielu efektów".

Po opracowywaniu prototypu przez ponad dwa lata i testowaniu go bezpośrednio na Morzu Liguryjskim inżynierowie twierdzą, że technologia ta może mieć zastosowanie w odizolowanych obszarach przybrzeżnych z małą ilością wody pitnej, ale obfitą energią słoneczną. Co więcej, technologia ta jest szczególnie odpowiednia do zapewnienia bezpiecznej oraz taniej wody pitnej w sytuacjach awaryjnych, np. na obszarach dotkniętych powodziami lub tsunami, przez co jest odizolowana przez kilka dni lub tygodni od sieci elektroenergetycznej i akweduktu. Kolejnym zastosowaniem przewidzianym dla tej technologii są pływające ogrody do produkcji żywności, co jest interesującą opcją szczególnie na przeludnionych obszarach. Naukowcy, którzy kontynuują prace nad tym zagadnieniem, szukają potencjalnych partnerów przemysłowych, aby prototyp stał się trwalszy, bardziej skalowalny oraz wszechstronny. Inżynierskie wersje urządzenia mogą być np. stosowane na obszarach przybrzeżnych, gdzie nadmierna eksploatacja wód podziemnych powoduje wtargnięcie słonej wody do słodkowodnych warstw lub może uzdatniać wody zanieczyszczone przemysłowo bądź zakłady górnicze.

Źródła

Eliodoro Chiavazzo, Matteo Morciano, Francesca Viglino, Matteo Fasano, Pietro Asinari. Passive solar high-yield seawater desalination by modular and low-cost distillation. Nature Sustainability, 2018; 1 (12): 763.

KOMENTARZE
Newsletter