Δύο δισεκατομμύρια διακόσια εκατομμύρια άνθρωποι στον πλανήτη δεν έχουν πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό. Αυτό το στοιχείο των Ηνωμένων Εθνών είναι από μόνο του αρκετό για να καταλάβει κανείς γιατί η αφαλάτωση θαλασσινού νερού αποτελεί μια από τις πιο κρίσιμες τεχνολογικές προκλήσεις του αιώνα μας. Και μια νέα ανακάλυψη από το Πανεπιστήμιο Rochester μπορεί να αλλάξει τα πάντα.
Αφαλάτωση θαλασσινού νερού με ηλιακή ενέργεια – και μηδέν απόβλητα
Ερευνητές του Institute of Optics του Πανεπιστημίου Rochester, με επικεφαλής τον καθηγητή Chunlei Guo, ανέπτυξαν μια νέα ηλιακή θερμική μέθοδο αφαλάτωσης που σπάει τους κανόνες του παιχνιδιού. Το σύστημα παράγει πόσιμο νερό από θαλασσινό νερό χωρίς χημικά πρόσθετα και – το πιο σημαντικό – χωρίς να αφήνει πίσω του άλμη, το συμπυκνωμένο αλατόνερο που οι συμβατικές μέθοδοι επιστρέφουν στη θάλασσα με καταστροφικές συνέπειες για τα θαλάσσια οικοσυστήματα.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Light: Science & Applications και χρηματοδοτήθηκε από το National Science Foundation, το Ίδρυμα Bill & Melinda Gates και το Worldwide Universities Network.
Το μαύρο μέταλλο που «πίνει» τον ήλιο
Η καρδιά της τεχνολογίας είναι ηλιακά πάνελ φτιαγμένα από μαύρο μέταλλο, χαραγμένο με femtosecond laser με απίστευτη ακρίβεια. Αυτή η επεξεργασία κάνει την επιφάνεια ταυτόχρονα «υπερ-απορροφητική» στο ηλιακό φως και εξαιρετικά ελκτική στο νερό – μια ιδιότητα που οι επιστήμονες ονομάζουν superwicking.
Το νερό απλώνεται σε λεπτό στρώμα πάνω στην επιφάνεια, εξατμίζεται και συλλέγεται ως καθαρό πόσιμο νερό. Τα άλατα και τα μέταλλα που μένουν πίσω δεν φράζουν την επιφάνεια – αντίθετα, ωθούνται σε αδρανή περιοχή του πάνελ χάρη σε ένα έξυπνο φυσικό φαινόμενο.
Αν ρίξεις καφέ σε μια επιφάνεια, μετά την εξάτμιση του νερού μένει ένα δαχτυλίδι στην άκρη με τα συμπυκνωμένα σωματίδια. Χρησιμοποιούμε την ίδια αρχή για να ωθούμε τα άλατα στην αδρανή ζώνη.Chunlei Guo, καθηγητής Οπτικής, Πανεπιστήμιο Rochester
Το αποτέλεσμα είναι μια επιφάνεια που αυτοκαθαρίζεται συνεχώς, κάτι που τα υπόλοιπα συστήματα ηλιακής αφαλάτωσης δεν έχουν καταφέρει – ειδικά όταν δοκιμάζονται με πραγματικό θαλασσινό νερό και όχι με εργαστηριακά διαλύματα.
Τα «απόβλητα» γίνονται πολύτιμα υλικά
Ίσως το πιο εντυπωσιακό στοιχείο της νέας μεθόδου είναι αυτό που κάνει με τα άλατα που συλλέγει. Αντί να τα πετάει ως μολυσματική άλμη στη θάλασσα, το σύστημα εξάγει σχεδόν το 100% τους σε στερεή μορφή – και αυτό σημαίνει ότι δεν παράγει μόνο αλάτι, αλλά και πολύτιμα μέταλλα.
Το πιο σημαντικό από αυτά είναι το λίθιο, το μέταλλο που βρίσκεται στις μπαταρίες κάθε ηλεκτρικού αυτοκινήτου και έξυπνης συσκευής. Σε πειράματα με νερό από τη Μεγάλη Αλμυρή Λίμνη της Αμερικής, οι ερευνητές κατάφεραν να εξάγουν το 50% του λιθίου που περιεχόταν στα άλατα, χρησιμοποιώντας νανοσωματίδια τιτανικού υδρογόνου ενσωματωμένα στις μικροσκοπικές αυλακώσεις του μαύρου μετάλλου.
Η εξόρυξη λιθίου από τη γη έχει αποδειχθεί εξαιρετικά επιβαρυντική από πλευράς ενέργειας και περιβάλλοντος. Η εξαγωγή λιθίου απευθείας από αλατούχα νερά θα μπορούσε να αποτελέσει έναν πολύ σημαντικό δρόμο για το μέλλον.Chunlei Guo
Ο καθηγητής Guo εκτιμά ότι η τεχνολογία είναι από τη φύση της επεκτάσιμη και μπορεί να αναπτυχθεί σε μεγάλη κλίμακα – με στόχο τόσο την παγκόσμια πρόσβαση σε πόσιμο νερό, όσο και την πιο βιώσιμη ανεφοδιαστική αλυσίδα για πολύτιμα μέταλλα.