До 36% із восьми мільярдів людей у світі нині страждають від гострої нестачі прісної води протягом як мінімум чотирьох місяців на рік, і до 2050 року ця цифра може збільшитися до 75%, що ставить під загрозу виживання людей.
Опріснення морської води є однією з найбільш ефективних стратегій пом'якшення дефіциту, що насувається, але наявні процеси споживають величезну кількість енергії, залишаючи великий вуглецевий слід.
Дослідники з Університету Південної Австралії (UniSA) вже продемонстрували потенціал випаровування на основі сонячної енергії на поверхні як енергоефективну та стійку альтернативу нинішнім методам опріснення, але вони, як і раніше, обмежені нижчою швидкістю випаровування морської води в порівнянні з чистою водою через негативний вплив іонів солі на випаровування.
Дослідник з матеріалознавства з UniSA професор Хаолань Сюй наразі співпрацює з дослідниками з Китаю у проєкті з розробки простої, але ефективної стратегії усунення цього обмеження.
Ввівши недорогі та поширені глинисті мінерали в плавучий фототермічний гідрогелевий випарник, команда досягла швидкості випаровування морської води на 18,8% вище, ніж у чистої води. Це значний прорив, оскільки всі попередні дослідження показали, що швидкість випаровування морської води була приблизно на 8% нижчою, ніж у чистої води.
Висновки дослідження були опубліковані в журналі Advanced Materials.
"Ключ до цього прориву лежить у процесі іонного обміну на межі поділу повітря-вода", — каже професор Сюй.
«Мінерали вибірково збагачують іони магнію та кальцію з морської води на поверхнях випаровування, що підвищує швидкість випаровування морської води. Цей процес іонного обміну відбувається спонтанно під час сонячного випаровування, що робить його дуже зручним та економічно ефективним».
Враховуючи світовий ринок опріснення, що налічує близько 17 000 робочих установок по всьому світу, навіть невелике зниження продуктивності опріснення може призвести до втрати десятків мільйонів тонн чистої води.
"Ця нова стратегія, яку можна легко інтегрувати в наявні системи опріснення на основі випаровування, забезпечить додатковий доступ до величезних обсягів чистої води, що принесе користь мільярдам людей по всьому світу", — каже професор Сюй.
Дослідники кажуть, що випарник із гідрогелю зберіг свою продуктивність навіть після кількох місяців занурення у морську воду.
Наступні кроки включатимуть вивчення додаткових стратегій, які можуть прискорити випаровування морської води, та застосування їх у практичному опрісненні морської води.
Джерела: University of South Australia
