Vandrensningsgennembrud bruger sollys og hydrogeler

Ifølge FN, 30, 000 mennesker dør hver uge af forbrug og brug af uhygiejnisk vand. Selvom langt størstedelen af ​​disse dødsfald sker i udviklingslande, USA er ikke fremmed for uventet vandmangel, især efter orkaner, tropiske storme og andre naturkatastrofer, der kan forstyrre forsyningerne uden varsel.

Anført af Guihua Yu, lektor i materialevidenskab og maskinteknik ved University of Texas i Austin, et forskerhold i UT Austins Cockrell School of Engineering har udviklet en omkostningseffektiv og kompakt teknologi ved hjælp af kombinerede gel-polymer hybridmaterialer. Besidder både hydrofile (tiltrækning til vand) kvaliteter og halvledende (soladsorberende) egenskaber, disse "hydrogeler" (netværk af polymerkæder kendt for deres høje vandabsorberingsevne) muliggør produktion af rene, sikkert drikkevand fra enhver kilde, uanset om det er fra havene eller forurenede forsyninger.

Resultaterne blev offentliggjort i det seneste nummer af tidsskriftet Natur nanoteknologi .

"Vi har i det væsentlige omskrevet hele tilgangen til konventionel solvandsfordampning, " sagde Yu. Forskerne fra Texas Engineering har udviklet en ny hydrogel-baseret soldampgenerator, der bruger omgivende solenergi til at drive fordampningen af ​​vand til effektiv afsaltning. Eksisterende soldampningsteknologier, der bruges til at behandle saltvand, involverer en meget kostbar proces, der er afhængig af optisk instrumenter til at koncentrere sollys. UT Austin-teamet udviklede nanostrukturerede geler, der kræver langt mindre energi, behøver kun naturligt forekommende niveauer af omgivende sollys for at løbe, samtidig med at det er i stand til at øge mængden af ​​vand, der kan fordampes betydeligt.

"Afsaltning af vand gennem destillation er en almindelig metode til masseproduktion af ferskvand. nuværende destillationsteknologier, såsom multi-stage flash og multi-effekt destillation, kræver betydelig infrastruktur og er ret energikrævende, " sagde Fei Zhao, en postdoktor, der arbejder under Yus tilsyn. "Solenergi, som den mest bæredygtige varmekilde til potentielt at drive destillation, anses bredt for at være et godt alternativ til afsaltning af vand. "

Hydrogelerne tillader, at vanddamp dannes under direkte sollys og derefter pumpes til en kondensator til ferskvandsforsyning. Disse hydrogelers afsaltningsegenskaber blev endda testet på vandprøver fra det saltrige Døde Hav og bestået med glans. Ved at bruge vandprøver fra en af ​​de salteste vandmasser på Jorden, UT-ingeniører var i stand til at reducere saltindholdet fra prøver fra Det Døde Hav betydeligt efter at have sat dem gennem hydrogelprocessen. Faktisk, de opnåede niveauer, der opfyldte accepterede drikkevandsstandarder som beskrevet af Verdenssundhedsorganisationen og U.S. Environmental Protection Agency.

"Vores udendørs test viste daglig produktion af destilleret vand op til 25 liter pr. Kvadratmeter, nok til husholdningsbehov og endda katastrofeområder, sagde Yu. Endnu bedre, hydrogelerne kan nemt eftermonteres for at erstatte kernekomponenterne i de fleste eksisterende solafsaltningssystemer, derved eliminerer behovet for en komplet revision af afsaltningssystemer, der allerede er i brug."

Fordi salt er et af de sværeste stoffer at adskille fra vand, forskere har også med succes demonstreret hydrogelernes evne til at filtrere en række andre almindelige forurenende stoffer fra vand, som anses for usikre til forbrug.

Yu mener, at teknologien kan kommercialiseres og forbereder sit forskerhold i forventning om anmodninger fra industrien om at udføre skalerbarhedstest.

Den potentielle virkning af denne teknologi kan være vidtrækkende, som global efterspørgsel efter friske, rent vand overgår eksisterende naturlige forsyninger.

Der er indgivet patentansøgning, og Yu er gået sammen med universitetets Office of Technology Commercialization for at hjælpe med licensering og kommercialisering af denne nye klasse af hydrogeler.