تبدیل آب شور به آب شیرین با کمک اسفنج جادویی

دانشمندان موفق به توسعه یک ماده‌ اسفنج‌مانند شده‌اند که با کمک نور خورشید، آب شور دریا را به آب شیرین تبدیل می‌کند.

به گزارش تک‌ناک و به نقل از ACS Energy Letters، تیمی از پژوهشگران در دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ موفق به طراحی نوعی آئروژل شده‌اند که می‌تواند با استفاده از نور طبیعی خورشید، فرایند نمک‌زدایی را بدون نیاز به برق یا تجهیزات پیچیده انجام دهد.

در حالی‌ که بیشتر آب‌های سیاره ما شور هستند و قابل استفاده مستقیم نیستند، فناوری‌های نمک‌زدایی سنتی نیازمند انرژی بالایی هستند و تأثیرات زیست‌محیطی قابل‌ توجهی دارند. اما این ماده جدید، با ساختاری اسفنجی و حفره‌های میکروسکوپی هوا، قادر است تنها با نور خورشید، آب شور را تبخیر و سپس به آب شیرین تبدیل کند.

در مقایسه با مواد هیدروژلی که نرم و مایع‌دار هستند، این ماده جدید یک آئروژل سفت و سخت است، که منافذ جامدی برای انتقال بخار آب دارد.

تیم تحقیقاتی به رهبری «شی شن» (Xi Shen) ترکیبی از نانولوله‌های کربنی و نانوالیاف سلولزی تهیه کرد و آن را به‌ صورت لایه‌لایه روی سطحی یخ‌زده، پرینت سه‌بعدی کردند. این فرایند باعث ایجاد منافذ عمودی منظم با قطر حدود ۲۰ میکرومتر شد که برای تبخیر آب بسیار کارآمد است.

از نکات جالب این فناوری، حفظ کارایی آن در ابعاد گوناگون است. در آزمایش‌ها، قطعاتی از آئروژل با اندازه‌های مختلف از ۱ سانتی‌متر تا ۸ سانتی‌متر مربع تست شدند و همگی نرخ تبخیر یکسانی داشتند. این ویژگی، قابلیت مقیاس‌پذیری تکنولوژی را تأیید می‌کند.

پژوهشگران برای آزمایش عملی، قطعه‌ای از آئروژل را درون یک لیوان آب دریا قرار دادند، آن را با درپوش پلاستیکی خمیده‌ای پوشاندند و در معرض نور خورشید قرار دادند.

نور خورشید باعث گرم شدن آئروژل و تبخیر آب می‌شود، در حالی‌ که نمک باقی می‌ماند. بخار حاصل، به سطح زیرین درپوش پلاستیکی می‌چسبد و پس از سرد شدن، به قطرات آب تبدیل می‌شود و درون قیف و ظرف جمع‌آوری می‌ریزد.

تنها پس از شش ساعت نور آفتاب، این سامانه ساده حدود ۳ قاشق غذاخوری آب آشامیدنی تولید کرد. اگرچه این میزان کم است، اما پژوهشگران تأکید دارند که روش آن به‌ راحتی قابل گسترش است.

شی شن در این‌باره گفت: «آئروژل ما امکان نمک‌زدایی کامل را در هر اندازه‌ای فراهم می‌کند و این، یک راهکار ساده و مقیاس‌پذیر برای نمک‌زدایی بدون نیاز به انرژی جهت تولید آب سالم است.»

امروزه در سراسر جهان، حدود ۳۰۰ میلیون نفر در ۱۵۰ کشور، برای تأمین آب آشامیدنی روزانه خود به فناوری‌های نمک‌زدایی وابسته‌ هستند. توسعه اینگونه راهکارهای خورشیدی می‌تواند تحولی بزرگ در مقابله با بحران جهانی کم‌آبی ایجاد کند.

گفتنی‌ است که به تازگی تیم MIT نیز سامانه‌ای خورشیدی برای نمک‌زدایی طراحی کرده، که عملکرد آن با شدت تابش خورشید هماهنگ است.