Ερευνητές του MIT ανέπτυξαν μια φορητή συσκευή αφαλάτωσης η οποία μετατρέπει το θαλασσινό νερό σε καθαρό και πόσιμο, με το πάτημα ενός κουμπιού.
Η συσκευή που μοιάζει με βαλιτσάκι, ζυγίζει λιγότερο από 10 κιλά και χρειάζεται λιγότερη ενέργεια από έναν φορτιστή κινητού τηλεφώνου. Μπορεί επίσης να λειτουργήσει με ένα μικρό, φορητό ηλιακό πάνελ, αξίας κάτω των πενήντα δολαρίων.
Σε αντίθεση με άλλες φορητές μονάδες αφαλάτωσης που απαιτούν να περάσει το νερό από διάφορα φίλτρα, αυτή η συσκευή χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για την απομάκρυνση των σωματιδίων από το πόσιμο νερό. Το γεγονός ότι η συσκευή δεν απαιτεί φίλτρα, μειώνει σημαντικά τις μακροπρόθεσμες απαιτήσεις συντήρησης.
Οι ερευνητές λένε ότι αυτή η συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε απομακρυσμένες περιοχές ή πάνω σε φορτηγά πλοία που ταξιδεύουν στη θάλασσα. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παροχή βοήθειας σε πρόσφυγες που διαφεύγουν από φυσικές καταστροφές ή από στρατιώτες που διεξάγουν μακροχρόνιες στρατιωτικές επιχειρήσεις.
Τεχνολογία χωρίς φίλτρα
Οι εμπορικά διαθέσιμες φορητές μονάδες αφαλάτωσης απαιτούν συνήθως αντλίες υψηλής πίεσης για την προώθηση του νερού μέσω φίλτρων, τα οποία είναι πολύ δύσκολο να σμικρυνθούν χωρίς να επηρεαστεί η ενεργειακή απόδοση της συσκευής, ανέφεραν οι επιστήμονες στο δελτίο Τύπου.
Η πρωτοποριακή συσκευή βασίζεται σε μια τεχνική που ονομάζεται πόλωση συγκέντρωσης ιόντων (ICP), την οποία ανέπτυξε η ομάδα πριν από περισσότερα από 10 χρόνια. Αντί να φιλτράρει το νερό, η διαδικασία ICP εφαρμόζει ένα ηλεκτρικό πεδίο σε μεμβράνες που τοποθετούνται πάνω και κάτω από ένα κανάλι νερού. Οι μεμβράνες απωθούν τα θετικά ή αρνητικά φορτισμένα σωματίδια – συμπεριλαμβανομένων των μορίων αλατιού, των βακτηρίων και των ιών. Τα φορτισμένα σωματίδια διοχετεύονται σε ένα δεύτερο ρεύμα νερού το οποίο στη συνέχεια πετιέται.
Η διαδικασία απομακρύνει τόσο τα διαλυμένα όσο και τα αιωρούμενα στερεά, επιτρέποντας στο καθαρό νερό να περάσει από το κανάλι. Δεδομένου ότι απαιτεί μόνο μια αντλία χαμηλής πίεσης, η ICP χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια από άλλες μεθόδους. Ωστόσο, επειδή δεν απομακρύνει πάντα όλα τα άλατα που επιπλέουν στη μέση του καναλιού, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν μια δεύτερη διαδικασία, γνωστή ως ηλεκτροδιάλυση, για την απομάκρυνση των υπόλοιπων ιόντων άλατος.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μηχανική μάθηση για να βρουν τον ιδανικό συνδυασμό ICP και ηλεκτροδιάλυσης και κατέληξαν σε μια διαδικασία δύο σταδίων. Έτσι ελαχιστοποιήθηκε η χρήση ενέργειας, ενώ παράλληλα διασφαλίστηκε ότι η διαδικασία παραμένει αυτοκαθαριζόμενη.
«Ενώ είναι αλήθεια ότι κάποια φορτισμένα σωματίδια θα μπορούσαν να παγιδευτούν στη μεμβράνη, εμείς αντιστρέψαμε την πολικότητα του ηλεκτρικού πεδίου ώστε τα φορτισμένα σωματίδια να μπορούν εύκολα να απομακρυνθούν», εξήγησαν οι επιστήμονες.
Οι ερευνητές δημιούργησαν επίσης μια εφαρμογή για smartphone που μπορεί να ελέγχει τη συσκευή ασύρματα και να αναφέρει σε πραγματικό χρόνο δεδομένα σχετικά με την κατανάλωση ενέργειας και την αλατότητα του νερού.
Δοκιμές στην παραλία
Αφού πραγματοποίησαν εργαστηριακά πειράματα χρησιμοποιώντας νερό με διαφορετικά επίπεδα αλατότητας και θολότητας, οι ερευνητές του ΜΙΤ δοκίμασαν τη συσκευή στην παραλία Carson της Βοστώνης. Τοποθέτησαν τη συσκευή κοντά στην ακτή και πέταξαν το σωλήνα τροφοδοσίας στο νερό. Σε περίπου μισή ώρα, η συσκευή είχε γεμίσει ένα πλαστικό ποτήρι με καθαρό, πόσιμο νερό.
Το νερό που προέκυψε υπερέβαινε τις κατευθυντήριες γραμμές ποιότητας του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας και η μονάδα μείωσε την ποσότητα των αιωρούμενων στερεών τουλάχιστον κατά 10 φορές. Η πρωτότυπη συσκευή παράγει πόσιμο νερό με ρυθμό 0,3 λίτρα ανά ώρα και απαιτεί μόνο 20 watt ανά λίτρο.
Οι ερευνητές ελπίζουν να κάνουν τη συσκευή τους πιο φιλική προς τον χρήστη και να βελτιώσουν την ενεργειακή της απόδοση και τον ρυθμό παραγωγής.
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο «Environmental Science and Technology».
Με πληροφορίες από news.mit.edu
