به گزارش تجارت نیوز، سازمان ملل متحد تخمین زده است که ۲.۲ میلیارد نفر در جهان به آب آشامیدنی ایمن دسترسی ندارند. در بسیاری از مناطق، از کالیفرنیا تا خاورمیانه، جوامع برای تامین آب شیرین به کارخانههای نمکزدایی وابسته هستند. اما روشهای رایج نمکزدایی، از جمله اسمز معکوس و تقطیر حرارتی، انرژی زیادی مصرف میکنند، نیاز به تصفیه شیمیایی قبل و بعد از فرآیند دارند و محصول جانبی آنها، شوراب غلیظ، به محیط زیست آسیب میرساند. این شوراب باعث افزایش شوری و کاهش اکسیژن در آب شده و حیات دریایی را تهدید میکند.
رویکرد جدید دانشگاه روچستر
محققان دانشگاه روچستر، به سرپرستی چونلی گوئو، استاد اپتیک و فیزیک، یک روش نوآورانه برای نمکزدایی خورشیدی-حرارتی توسعه دادهاند که میتواند آب را بدون باقی گذاشتن شوراب به آب آشامیدنی تبدیل کند. این فناوری علاوه بر مصرف انرژی پایین، نیاز به افزودنیهای شیمیایی برای پیشتصفیه ندارد و فرآیند نمکزدایی را بهصورت پیوسته انجام میدهد.
پنلهای این سیستم از فلز سیاه ساخته شدهاند و با لیزرهای فمتوثانیه حکاکی شدهاند تا سطحی بسیار جاذب نور و آب ایجاد کنند. آب نمک روی این سطح لایهلایه پخش میشود و تابش خورشید تقریباً بهطور کامل توسط سطح جذب میشود. سپس آب تبخیر شده و نمک و مواد معدنی بهطور کنترلشده به ناحیهای جداگانه هدایت میشوند، بدون اینکه فرآیند نمکزدایی مختل شود.
بهرهگیری از اثر «حلقه قهوه» برای خودتمیزسازی پنلها
یکی از مشکلات بزرگ نمکزدایی آب واقعی اقیانوس، ایجاد رسوبهای غیر متخلخل از ترکیبات منیزیم و کلسیم است که سطح پنلها را مسدود میکند. تیم گوئو برای حل این مشکل از پدیدهای استفاده کرده است که به نام اثر حلقه قهوه شناخته میشود. همانطور که ذرات قهوه هنگام تبخیر آب به لبه فنجان میروند و حلقهای ایجاد میکنند، در این سیستم هم نمکها به ناحیه غیرفعال هدایت میشوند و از ناحیه فعال دور میمانند.
تستهای آزمایشگاهی با آب واقعی اقیانوسهای آرام، اطلس و هند نشان داده است که این پنلها میتوانند خودتمیز شونده باشند و آب شیرین با کیفیت بالا تولید کنند، بدون کاهش راندمان پنلها.
تبدیل نمک و مواد معدنی به منابع ارزشمند
یکی از مزیتهای برجسته این فناوری، بازیابی تقریباً ۱۰۰ درصد نمکها به شکل جامد است. این امر نه تنها میتواند منبع پایدار نمک خوراکی باشد، بلکه امکان استخراج مواد معدنی ارزشمند مانند لیتیوم را نیز فراهم میکند. لیتیوم مادهای حیاتی برای باتریهای لیتیوم-یونی در خودروهای الکتریکی و وسایل الکترونیکی است.
محققان نشان دادهاند که با استفاده از نانوذرات تیتانات هیدروژن روی شیارهای پنل، میتوان لیتیوم را از سایر نمکها جدا کرد. آزمایشها روی آب دریاچه نمک گریت نشان داد که این روش میتواند حدود ۵۰ درصد لیتیوم موجود در شور باقیمانده را استخراج کند.
آیندهای پایدار برای آب و مواد معدنی
گوئو و تیمش معتقدند که فناوری نمکزدایی خورشیدی-حرارتی، علاوه بر بهبود دسترسی جهانی به آب آشامیدنی، راهی برای ایجاد زنجیرههای تامین پایدار مواد معدنی نیز فراهم میکند. این فناوری میتواند بهصورت مقیاسپذیر در مناطق خشک و کمآب جهان به کار گرفته شود و منابع آب و مواد معدنی را به شیوهای سازگار با محیط زیست تأمین کند.
با استفاده از این فناوری، بشر میتواند دو مشکل بزرگ جهانی را همزمان حل کند: کمبود آب آشامیدنی ایمن و نیاز به مواد معدنی استراتژیک مانند لیتیوم. فناوری نمکزدایی خورشیدی-حرارتی دانشگاه روچستر نه تنها مصرف انرژی را کاهش میدهد، بلکه به محیط زیست آسیبی نمیرساند و زبالهای تولید نمیکند. این دستاورد، گامی مهم در مسیر تامین پایدار آب و منابع معدنی برای نسلهای آینده است.
