به گزارش تجارت نیوز، استخراج منابع معدنی ارزشمند و تامین پایدار آنها همواره یکی از چالشهای مهم جهان بوده است. بور، به عنوان یک عنصر سبکوزن و کلیدی در تولید سوختهای پیشرفته و موتورهای مخصوص سلاحهای هایپرسونیک، کاربردهای حیاتی در عرصههای نظامی و صنعتی دارد. چین که بزرگترین مصرفکننده بور در جهان است، اما منابع طبیعی گستردهای ندارد، به تازگی فناوری نوآورانهای را بر پایه انرژی خورشیدی و استفاده از نانومواد پیشرفته برای استخراج بور از آب دریا توسعه داده است. این فناوری میتواند علاوه بر استخراج بور، آب شیرین نیز تولید کند و راهکاری پایدار برای مشکلات نمکزدایی و تامین منابع فراهم کند.
روشی نوین بر پایه انرژی خورشیدی و نانومواد
دانشمندان دانشگاه نورثوست A&F چین موفق شدند ژل کامپوزیتی ویژهای به نام MMS بسازند که میتواند همزمان از آب دریا بور استخراج کند و آب شیرین تولید نماید. این ژل ترکیبی از چند ماده است؛ لایه بالایی آن شامل MXene، نانومادهای دوبعدی با خواص فوتوترمال بسیار بالاست که نور خورشید را جذب و تابش خورشیدی را به گرما تبدیل میکند. لایه پایینی حاوی اکسید منیزیم (MgO) است که به جذب و به دام انداختن یونهای بور کمک میکند.
این ورقهای ژلی نازک تنها ۲ میلیمتر ضخامت دارند و به طور شناور در سطح آب قرار میگیرند. با جذب نور خورشید، گرمای تولید شده باعث تبخیر آب میشود و یک جریان مداوم آب دریا را از طریق ژل به سمت بالا میکشاند. در همین حین، یونهای بور به کمک MgO در لایه پایینی به دام میافتند و از فرار آنها جلوگیری میشود.
نتایج آزمایشگاهی و عملکرد بالا
آزمایشهای انجام شده در آزمایشگاه نشان دادند که تحت تابش شدت نور خورشید، این ژل MMS میتواند تا ۲.۱۴ کیلوگرم آب شیرین در هر متر مربع و در هر ساعت تبخیر کند. در طول نه ساعت، ۲۲۵.۵۲ میلیگرم بور نیز جمعآوری شده است. ترکیب متخلخل این ژل و خواص فوتوترمال MXene و MgO نقش اصلی را در کارایی بالا ایفا میکند.
همچنین عملکرد ژل پس از ۷ چرخه استفاده مجدد به بیش از ۸۶ درصد باقی مانده و تنها کاهش کمی در راندمان تبخیر دیده شده است که نشاندهنده دوام و پایداری بالای این ماده است.
آزمایش میدانی و پتانسیل واقعی فناوری
برای ارزیابی کاربرد عملی فناوری، آزمایشی در فضای باز در هنگ کنگ انجام شد. بر خلاف تابش نسبتا ضعیف آفتاب در ماه مارس، این دستگاه پس از سه ساعت توانست ۵.۲۰ کیلوگرم آب شیرین و ۱۲۲.۴۵ میلیگرم بور به ازای هر متر مربع تولید کند.
در این آزمایش، هیچ یون بوری در آب تصفیه شده مشاهده نشد که به معنای بالا بودن کیفیت آب خروجی است. ساختار ژل همچنین مقاومت خوبی در برابر استفادههای مکرر نشان داد که به کاربرد صنعتی فناوری، اعتبار میبخشد.
اهمیت بور و کاربردهای استراتژیک آن
بور یک عنصر ضروری و سبک وزن است که کاربردی حیاتی در سوختهای جامد موتورهای اسکرمجت دارد؛ موتوری که در برخی سلاحهای پیشرفته مافوق صوت چینی استفاده میشود. همچنین بور در تولید آهنرباهای قدرتمند نئودیمیوم-آهن-بور نقش کلیدی دارد که در صنایع نظامی و صنعتی کاربرد گسترده دارد.
اگرچه چین بزرگترین مصرفکننده بور است، تولید آن بسیار محدود است و عمده تامین جهانی بور از ترکیه و آمریکا صورت میگیرد. آب دریا مقادیر نسبتا پایینی بور دارد که حذف آن از طریق روشهای معمول نمکزدایی مثل اسمز معکوس امکانپذیر نیست و حتی در برخی موارد باعث غلظت بیشتر بور میشود که مصرف بلندمدت آن میتواند خطرات سلامتی ایجاد کند.
این فناوری نوین با استفاده از انرژی خورشیدی و نانومواد پیشرفته، نه تنها راهی پایدار برای استخراج بور از منابع نامحدود دریایی ارائه میدهد، بلکه همراه با تولید آب شیرین، معضل کمآبی را نیز تا حد قابل توجهی کاهش میدهد. این روش میتواند به کشورهای مصرفکننده بور کمک کند تا از وابستگی به منابع محدود جهانی رهایی یابند و تامین پایدارتری از این عنصر مهم داشته باشند. با پیشرفتهای بیشتر و بررسی هزینهها و مقیاسپذیری، این فناوری میتواند مسیر جدیدی برای نمکزدایی ایمن و استخراج مواد معدنی با مصرف انرژی حداقلی باز کند و به بهبود امنیت منابع و حفاظت از محیط زیست کمک کند.
