Представлена технология опреснения морской воды без образования рассола
Новый солнечно-термический метод позволяет получать пресную воду и одновременно извлекать полезные минералы
Сотрудники Рочестерского университета (США) представили новую технологию солнечно-термического опреснения, которая позволяет получать пресную воду из морской без использования химических реагентов и образования рассола — одного из основных побочных продуктов традиционных опреснительных установок. Результаты работы опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
По оценкам ООН, около 2,2 млрд человек в мире не имеют доступа к безопасной питьевой воде. Во многих засушливых регионах, включая Ближний Восток, Северную Африку и отдельные районы США, опреснение остается одним из основных способов обеспечения населения пресной водой. Однако существующие технологии требуют значительных затрат энергии и сопровождаются образованием концентрированного рассола, который после сброса в водоемы может негативно влиять на морские экосистемы.
Разработанная американскими учеными система использует специальные панели из так называемого «черного металла», поверхность которого обработана фемтосекундными лазерами. Такая обработка позволяет материалу практически полностью поглощать солнечное излучение и эффективно удерживать тонкий слой воды на поверхности.
В процессе работы вода испаряется под действием солнечной энергии, а растворенные соли и минералы выводятся из активной зоны опреснения. В отличие от многих существующих солнечных систем, новая технология предотвращает накопление солевых отложений на рабочей поверхности, которое обычно приводит к снижению эффективности оборудования.
Для решения этой проблемы исследователи использовали так называемый эффект «кофейного кольца» — физическое явление, при котором частицы в испаряющейся жидкости перемещаются к краям поверхности. Благодаря специально сформированным микроканавкам соли и минералы автоматически переносятся в отдельную пассивную зону, где могут быть собраны без остановки процесса опреснения.
Испытания проводились на образцах воды из Тихого, Атлантического и Индийского океанов. По данным авторов работы, система продемонстрировала способность к самоочистке и стабильной работе без образования трудноудаляемых солевых корок.
Еще одной особенностью технологии стала возможность извлечения полезных минералов. По словам разработчиков, вместо образования отходов система позволяет получать соли в твердой форме, которые могут использоваться повторно. Особый интерес представляет литий — один из ключевых компонентов аккумуляторов для электроники и электромобилей.
В отдельном исследовании, опубликованном в журнале Journal of Materials Chemistry A, ученые продемонстрировали возможность извлечения лития непосредственно в процессе опреснения. В ходе экспериментов с водой из Большого Соленого озера удалось выделить около 50% содержащегося в растворе лития.
Руководитель проекта, профессор оптики и физики Рочестерского университета Чунлэй Го отметил, что традиционная добыча лития связана со значительными экологическими и энергетическими затратами, поэтому технологии его извлечения из соленых водоемов могут получить широкое развитие в будущем.
По мнению авторов, технология обладает высоким потенциалом масштабирования и в перспективе может использоваться как для обеспечения населения питьевой водой, так и для получения стратегически важных минеральных ресурсов.
