Согласно многообещающему исследованию, новый метод опреснения морской воды с использованием солнечной энергии может обеспечить получение питьевой воды без химических добавок. Учитывая, что миллионы людей не имеют доступа к безопасной питьевой воде, это открывает большие перспективы. Как правило, опреснение воды чрезвычайно дорогостоящее и энергоемкое, что побуждает исследователей искать альтернативные методы получения чистой, пресной воды. В случае успеха новая технология может обеспечить более устойчивый метод опреснения, а также менее инвазивный способ извлечения важных минералов.
Примерно 2,2 миллиарда человек во всем мире не имеют доступа к безопасной, чистой питьевой воде. В некоторых частях мира имеются огромные запасы доступной воды, которая не может быть употреблена из-за содержащейся в ней соли. Засушливые регионы, окруженные морями и океанами, часто сталкиваются с этой проблемой, и многие из них инвестируют в масштабные проекты по опреснению морской воды для ее преобразования в пресную.
Традиционные методы опреснения включают обратный осмос и термическую дистилляцию. Однако эти методы энергоемки, требуют предварительной и последующей обработки воды и оставляют после себя концентрированные соленые отходы, известные как рассол. Этот рассол чрезвычайно вреден для морской жизни при попадании обратно в океан, поскольку он повышает соленость и снижает содержание кислорода.
Опреснение 1 кубического метра воды может привести к выбросу около 12,6 кг углекислого газа, что является значительным показателем, учитывая, что среднестатистический человек потребляет около 382 литров воды в день. Потребление воды еще выше в сельском хозяйстве: для производства достаточного количества пищи для одного человека на один день требуется 3000 литров воды. Традиционные методы опреснения также используют химические вещества, такие как пеногасители и хлор, которые обычно закачиваются обратно в море и могут нанести вред морской жизни.
В мае исследователи из Университета Рочестера в Нью-Йорке объявили о разработке нового солнечно-теплового процесса опреснения, который, по их утверждению, позволяет получать пресную воду энергоэффективным способом. Более того, исследователи из Института оптики заявляют, что этот процесс не производит отработанный рассол и не требует химических добавок для предварительной обработки воды. Кроме того, он производит от 0,6 до 6,7 кг углекислого газа на кубический метр воды. Команда под руководством профессора оптики и физики Чунлэя Го опубликовала свои результаты в недавней статье.
Технология использует солнечные панели из черного металла, обработанного фемтосекундными лазерами, что делает поверхность сверхсветопоглощающей и сверхвпитывающей — чрезвычайно притягивающей воду, как утверждают исследователи. Панели оснащены активной областью, обработанной лазером, которая притягивает тонкий слой воды к поверхности, поглощая почти все солнечное излучение, дистиллируя воду и откладывая оставшиеся соли и минералы на необработанных сторонах панели или в «пассивной» области, чтобы соль не забивала активную область и не нарушала непрерывный процесс опреснения.
Хотя другие ученые ранее разработали методы солнечно-теплового опреснения, работающие в лабораторных условиях, эти методы, как правило, тестировались на пресной воде, смешанной с хлоридом натрия, а не на океанической воде. Во многих из этих экспериментов исследователи обнаружили, что хлорид натрия кристаллизуется, оставляя зернистый осадок, который позволяет воде проходить сквозь него и растворять соль. После этого солнечные панели можно легко очистить.
Однако, поскольку морская вода имеет более сложный состав, многие из этих методов оказались неэффективными в реальных условиях. Вода из океана содержит другие минералы, такие как магний и кальций, которые кристаллизуются по-разному и могут засорять поверхность солнечной панели, ограничивая поток воды, подобно тому, как это происходит с душевыми лейками при накоплении известкового налета.
Команда Го использовала другой подход, чтобы попытаться преодолеть некоторые из часто встречающихся проблем. Исследователи из Рочестера точно вытравили канавки на черном металле, чтобы соли и минералы морской воды могли стекать, не препятствуя процессу фильтрации. Они также ввели в эксперимент «эффект кофейного кольца». «Если вы капнете кофе на поверхность, в конечном итоге вода испарится, и на внешнем крае останется кольцо, которое представляет собой концентрированные частицы кофе», — объяснил Го. «Мы используем тот же принцип, чтобы переместить соли в пассивную область».
Команда протестировала свой метод солнечно-теплового опреснения, используя образцы воды из Тихого, Атлантического и Индийского океанов, чтобы оценить его эффективность. Поскольку разработанная ими технология извлекает соли и минералы в твердом виде, она не оставляет после себя загрязняющего соленого рассола. Помимо преобразования соленой воды в пресную, ее можно использовать для производства поваренной соли и извлечения важнейших минералов, таких как литий, необходимых для поддержки глобального «зеленого» перехода.
Исследователи утверждают, что могут использовать те же самые сверхэффективные солнечные панели для отделения лития от других солей в процессе опреснения, внедряя наночастицы титаната водорода в канавки панели. В ходе эксперимента с образцами воды из Большого Соленого озера команда извлекла около 50 процентов лития из частиц отработанной соли.
Проведя обширные испытания технологии на морской воде, команда из Рочестера считает, что она масштабируема и гораздо более экологична, чем существующие методы опреснения. Дополнительным преимуществом является возможность добычи критически важных минералов, что может сделать ее очень популярной среди правительств и компаний, стремящихся инвестировать в более устойчивые цепочки поставок минералов, которые не сильно зависят от экологически разрушительных горнодобывающих операций.
Фелисити Брэдсток для Oilprice.com
Другие лучшие статьи с сайта Oilprice.com
-
Цены на нефть растут на фоне удара США по танкеру и сбития иранских беспилотников.
-
Генеральный директор Goldman Sachs предупреждает, что нефтяной кризис может изменить поведение потребителей.
-
Rystad: Возобновление эскалации конфликта между США и Ираном может привести к росту цен на нефть до 180 долларов к августу.
Oilprice Intelligence предоставляет вам сигналы еще до того, как они станут главными новостями. Это тот же экспертный анализ, который читают опытные трейдеры и политические советники. Получайте его бесплатно два раза в неделю, и вы всегда будете знать, почему рынок движется, раньше всех остальных.
Вы получите геополитическую информацию, скрытые данные об инвентаризации и рыночные слухи, влияющие на миллиарды — а мы за наш счёт вышлем вам премиальную аналитическую информацию по энергетике на сумму 389 долларов, просто за подписку. Присоединяйтесь к более чем 400 000 читателей уже сегодня. Получите немедленный доступ, нажав здесь.