MIT:n ja Kiinan insinöörit tekevät yhteistyötä kehittääkseen uraauurtavan aurinkoenergialla toimivan suolanpoistolaitteen, joka on saanut inspiraationsa valtameriprosesseista. Laite käyttää suolanpoistoa meriveden muuttamiseksi juomakelpoiseksi vedeksi. Tämä järjestelmä on pieni ja tuottaa 4-6 litraa juomavettä tunnissa. Yllättäen se toimii paremmin ja on halvempaa kuin vesijohtovesi, ja tutkijat käyttävät tätä lähestymistapaa hyödyllisenä rannikkoalueilla, joilla perinteisten vesivarojen saatavuus on rajoitettua.
Tutkimusryhmän julkaiseman artikkelin mukaan tämä passiivinen laite käyttää luonnonvaloa suolaveden lämmittämiseen. Laitteen kokoonpano mahdollistaa veden kiertämisen pyörteissä, samalla tavalla kuin valtameren termohaliinikierto. Tämä kierto yhdessä auringon lämmön kanssa saa veden haihtumaan, jolloin jäljelle jää suolaa. Haihtunut vesi voidaan tiivistää ja kerätä puhtaana, juomakelpoisena vetenä. Samaan aikaan jäljelle jäänyt suola kiertää laitteen läpi ja ulos estäen sen kertymisen ja järjestelmän tukkeutumisen.
Uusi järjestelmä tuottaa enemmän vettä ja poistaa enemmän suolaa kuin muut testattavat passiiviset aurinkosuolanpoistokonseptit. Pienen matkalaukun kokoiseksi skaalattuna se voi tuottaa noin 4–6 litraa juomavettä tunnissa ja kestää useita vuosia ilman varaosia. Tässä koossa ja suorituskyvyssä järjestelmä voi tuottaa juomavettä edullisemmin kuin hanavettä.
MIT:n laitetutkimuslaboratorion tutkija Lenan Zhang sanoi: "Ensimmäistä kertaa auringonvalon tuottama vesi voi olla jopa halvempaa kuin hanavesi."
Zhang teki yhteistyötä MIT:n jatko-opiskelijan Yang Zhongin , Evelyn Wangin (Fordin tekniikan professori) ja useiden tutkijoiden kanssa Shanghain Jiao Tong -yliopistosta Kiinasta.
Tiimi haluaa luoda laitteesta suuremman version, joka pystyy tuottamaan juomavettä pienelle perheelle . Tätä laitetta voidaan käyttää myös rannikkoyhteisöissä, joissa ei ole pääsyä perinteiseen vesihuoltoon.
Katso myös : Kuinka kierrättää riisipellettejä vedenpitävän puun valmistamiseksi
Konvektioprosessin vahvistaminen
Tämä ei ollut heidän ensimmäinen yritys kehittää suolanpoistolaitetta tähän tarkoitukseen.
Laite nro 1
Tiimi paransi aiempaa suunnitelmaa luomalla uuden järjestelmän. He testasivat tätä suunnitelmaa MIT-rakennuksen katolla, ja se muunsi auringon energian tehokkaasti juomakelpoiseksi vedeksi. Tästä prosessista jäljelle jäänyt suola kuitenkin kertyi ja tukki järjestelmän muutaman päivän kuluttua.
Seuraavassa järjestelmässä on useita kerroksia, joita kutsutaan vaiheiksi, jotka sisältävät höyrystimen ja lauhduttimen. Nämä vaiheet käyttivät auringon lämpöä suolan erottamiseen vedestä. Todellisessa tilanteessa käyttäjän olisi vaihdettava vaiheita usein , mikä tekisi järjestelmästä kalliimman.
Laite nro 2
Jatkosuunnittelussa he loivat ratkaisun, jossa oli samanlainen kerrosjärjestely. Uusi ominaisuus on otettu käyttöön, jotta sisääntulevan veden kiertoa voidaan parantaa ja varmistaa jäljelle jääneen suolan täydellinen poisto. Tämä rakenne esti suolan laskeutumisen ja kertymisen laitteeseen, mutta se poisti suolaa vedestä hitaasti.
Laite nro 3
Suunnittelun uusin versio on lopullinen saavutus. Ryhmä on onnistuneesti kehittänyt järjestelmän, joka ei ainoastaan tuota suuren määrän vettä nopeasti, vaan jolla on myös poikkeuksellinen kyky hylätä suolaa. Tämä tarkoittaa, että järjestelmä ei ole vain tehokas, vaan myös luotettava ja takaa jatkuvan puhtaan juomaveden saannin pitkäksi aikaa.
Uusi rakenne yhdistää parhaat puolet kahdesta aiemmasta konseptista : monivaiheisen järjestelmän, jossa on höyrystimet ja lauhduttimet, jotka tehokkaasti tehostavat veden ja suolan kiertoa kussakin vaiheessa. Uusi järjestelmä tuottaa pieniä kiertoja , jotka muistuttavat valtameren termohaliinista konvektiota . Tämä merkittävä ilmiö vauhdittaa veden liikettä maailmanlaajuisesti meren lämpötilan ("termo") ja suolapitoisuuden ("haliini") vaihteluiden ohjaamana.
Lenan Zhang selittää: ”Kun merivesi altistuu ilmalle, auringonvalo saa veden haihtumaan. Kun vesi poistuu pinnalta, suola jää jäljelle. Ja mitä suurempi suolapitoisuus, sitä tiheämpää neste on, ja tämä raskaampi vesi haluaa virrata alaspäin. Matkimalla tätä kilometrin levyistä ilmiötä pienessä laatikossa voimme hyödyntää tätä ominaisuutta suolan hylkimiseksi.”
Process
Tutkijat asettivat koko laatikon vinossa kulmassa suurempaan astiaan. Sitten he liittivät putken laatikon yläosasta asti säiliön pohjan läpi ja lopuksi kelluttivat säiliön suolavedessä.
Suunnittelun ytimessä on tyylikäs, hoikka laatikkomainen rakennelma, jonka tumma materiaali valjastaa tehokkaasti auringon säteilylämmön. Se on jaettu kahteen erilliseen osaan : ylä- ja alaosaan.
- yläpuolisko rakenteen katossa on erityisesti suunniteltu höyrystinkerros, joka hyödyntää auringon voimaa lämmittää ja haihduttaa vettä kosketuksen yhteydessä.
- Tämän jälkeen vesihöyry ohjataan laatikon alaosaan.
- Tässä ilmaa jäähdyttävä kerros kondensoi höyryn ja muuttaa sen puhtaaksi ja turvalliseksi nesteeksi, jossa ei ole suolaa.
Tämä järjestely mahdollistaa veden luonnollisen työntymisen ylöspäin putken läpi laatikkoon. Laatikon kallistuksen ja auringon lämpöenergian ainutlaatuinen yhdistelmä ei ainoastaan saa vettä pyörimään sen liikkuessa laatikon läpi, vaan myös varmistaa, että pienet pyörteet pitävät suolan jatkuvasti kierrossa sen sijaan, että se laskeutuisi ja aiheuttaisi tukoksia.
Lisäksi nämä pyörivät liikkeet auttavat saattamaan veden kosketukseen ylemmän haihdutuskerroksen kanssa, mikä optimoi koko prosessin.
Ryhmä loi erilaisia prototyyppejä:
- Yksi, jossa on yksi vaihe
- Toinen, jossa on kolme vaihetta
- Seuraavaksi 10 vaihetta
He testasivat näitä prototyyppejä vedessä, jossa oli eri suolaisuustasoja, mukaan lukien luonnollinen merivesi ja seitsemän kertaa suolaisempi vesi.
Näiden testien perusteella tutkijat ovat todenneet, että jokaisen vaiheen skaalaaminen neliömetriin johtaisi vaikuttavan viiden litran juomaveden tuotantoon tunnissa. Vielä merkittävämpää on, että tämä järjestelmä on suunniteltu poistamaan suolaa vedestä ilman suolan kertymistä useiden vuosien ajan.
Pitkäikäisyytensä lisäksi järjestelmä toimii täysin ilman sähköä, mikä tekee siitä uskomattoman kustannustehokkaan. Itse asiassa järjestelmän arvioidut käyttökustannukset ovat jopa halvempia kuin hanaveden tuotantokustannukset Yhdysvalloissa.
Yang Zhong sanoo: ”Osoitamme, että tämä laite pystyy saavuttamaan pitkän käyttöiän. Se tarkoittaa, että ensimmäistä kertaa auringonvalolla tuotettu juomavesi voi olla halvempaa kuin hanavesi. Tämä avaa mahdollisuuden aurinkosuolanpoistolle todellisten ongelmien ratkaisemiseksi.”
Tämä suolanpoistotutkimus, joka muuttaa meriveden juomakelpoiseksi vedeksi, suoritetaan Shanghai Jiao Tong -yliopistossa, ja se on saanut rahoitusta Kiinan luonnontieteiden säätiöltä.
Lähde : Suolanpoistojärjestelmä voisi tuottaa makeaa vettä, joka on halvempaa kuin hanavesi
