Havvand til ferskvand gennem solenergi:En ny lavpristeknologi

Ifølge FAO skøn, i 2025 har næsten 2 milliarder mennesker måske ikke nok drikkevand til at dække deres daglige behov. En af de mulige løsninger på dette problem er afsaltning, nemlig at behandle havvand for at gøre det drikkeligt. Imidlertid, at fjerne salt fra havvand kræver 10 til 1000 gange mere energi end traditionelle metoder til ferskvandsforsyning, nemlig at pumpe vand fra floder eller brønde.

Motiveret af dette problem, et team af ingeniører fra Department of Energy ved Politecnico di Torino har udtænkt en ny prototype til at afsalte havvand på en bæredygtig og billig måde, bruge solenergi mere effektivt. Sammenlignet med tidligere løsninger, denne teknologi er faktisk i stand til at fordoble mængden af ​​vand produceret ved given solenergi, og det kan være genstand for yderligere effektivitetsforbedringer i den nærmeste fremtid. Gruppen af ​​unge forskere, der for nylig har offentliggjort disse resultater i det prestigefyldte tidsskrift Naturens bæredygtighed er sammensat af Eliodoro Chiavazzo, Matteo Morciano, Francesca Viglino, Matteo Fasano og Pietro Asinari fra Multi-Scale Modeling Lab.

Arbejdsprincippet for den foreslåede teknologi er meget enkelt:"Inspireret af planter, som transporterer vand fra rødder til blade ved kapillaritet og transpiration, vores flydende enhed er i stand til at opsamle havvand ved hjælp af et billigt porøst materiale, dermed undgår man brugen af ​​dyre og besværlige pumper. Det opsamlede havvand varmes derefter op af solenergi, som opretholder adskillelsen af ​​salt fra det fordampende vand. Denne proces kan lettes af membraner indsat mellem forurenet vand og drikkevand for at undgå at de blandes, på samme måde som nogle planter, der er i stand til at overleve i havmiljøer, for eksempel, mangroverne, " forklarer Matteo Fasano og Matteo Morciano.

Mens konventionelle 'aktive' afsaltningsteknologier kræver dyre mekaniske eller elektriske komponenter (såsom pumper og/eller kontrolsystemer) og kræver specialiserede teknikere til installation og vedligeholdelse, afsaltningsmetoden foreslået af teamet hos Politecnico di Torino er baseret på spontane processer, der sker uden hjælp af hjælpemaskineri og kan, derfor, omtales som "passiv" teknologi. Alt dette gør enheden i sagens natur billig og enkel at installere og reparere. Sidstnævnte funktioner er særligt attraktive i kystområder, der lider af en kronisk mangel på drikkevand og endnu ikke betjenes af centraliserede infrastrukturer og investeringer.

Indtil nu, en velkendt ulempe ved 'passive' teknologier til afsaltning har været den lave energieffektivitet sammenlignet med 'aktive' teknologier. Forskere ved Politecnico di Torino har nærmet sig denne forhindring med kreativitet:"Mens tidligere undersøgelser fokuserede på, hvordan man maksimerer solenergiabsorptionen, vi har flyttet opmærksomheden til en mere effektiv styring af den absorberede termiske solenergi. På denne måde vi har været i stand til at nå rekordværdier for produktivitet:op til 20 liter drikkevand om dagen pr. kvadratmeter udsat for solen. Årsagen til stigningen i ydeevnen er 'genanvendelse' af solvarme i flere kaskadefordampningsprocesser, i tråd med filosofien om at 'gøre mere med mindre'. Teknologier baseret på denne proces kaldes typisk 'multi-effekt, ' og her giver vi det første bevis på, at denne strategi også kan være meget effektiv for 'passive' afsaltningsteknologier."

Efter at have udviklet prototypen i mere end to år og testet den direkte i det liguriske hav (Varazze, Italien), Politecnicos ingeniører hævder, at denne teknologi kan have en indvirkning på isolerede kystområder med lidt drikkevand, men rigelig solenergi, især i udviklingslande. Desuden, teknologien er særligt velegnet til at levere sikkert og billigt drikkevand i nødsituationer, for eksempel, i områder ramt af oversvømmelser eller tsunamier og efterladt isoleret i dage eller uger fra elnettet eller akvædukten. En yderligere anvendelse, der er forudset for denne teknologi, er flydende haver til fødevareproduktion, en interessant mulighed især i overbefolkede områder.

Forskerne, som fortsætter med at arbejde på dette spørgsmål i Clean Water Centre ved Politecnico di Torino, leder nu efter mulige industrielle partnere til at gøre prototypen mere holdbar, skalerbar og alsidig. For eksempel, konstruerede versioner af enheden kan bruges i kystområder, hvor overudnyttelse af grundvand forårsager indtrængning af saltvand i ferskvands akviferer - et særligt alvorligt problem i nogle områder i det sydlige Italien - eller de kan bruges til at behandle vand forurenet af industri- eller minedrift planter.