Suomen kansallisen tiede- ja teknologiainstituutin tutkijat ovat kehittäneet vallankumouksellisen aurinkoenergialla toimivan veden suolanpoistojärjestelmän, joka tarjoaa kestävän ratkaisun maailmanlaajuiseen juomaveden kriisiin.
Sisällysluettelo
Puhtaan juomaveden saatavuuteen liittyvät ongelmat jatkuvat ympäri maailmaa. Tästä syystä tutkijat ehdottavat innovatiivisia ratkaisuja kriisin ratkaisemiseksi. Aurinkovoimalla toimiva suolanpoisto on lupaava teknologia, jonka avulla merivesi voidaan muuttaa juomakelpoiseksi ilman ulkoista sähköä. Ryhmä asiantuntijoita Suomen kansallisesta tiede- ja teknologiainstituutista on äskettäin kehittänyt innovatiivisen aurinkovoimalla toimivan suolanpoistojärjestelmän. Se käyttää aurinkoenergiaa meriveden haihduttamiseen ja minimoi hiilidioksidipäästöt. Uusien materiaalien, kuten perovskitioksidin La0,7Sr0,3MnO3, käyttö on ratkaisevassa roolissa tässä teknologisessa kehityksessä.
Ratkaisu suolojen kertymisen ongelmaan
Suurimpana esteenä suolanpoistolle aurinkoenergialla on suolojen kertyminen laitteisiin, mikä voi heikentää niiden tehokkuutta. Tutkijat ovat onnistuneet kiertämään tämän ongelman käyttämällä perovskitioksidia. Tämä materiaali muuntaa aurinkoenergian tehokkaasti lämmöksi luomalla sisävyöhykkeen sieppausolosuhteet. Tämä prosessi edistää valoenergian avulla viritettyjen elektronien ja aukkojen säteilemätöntä rekombinaatiota, mikä lisää lämmön vapautumista termalisoinnin avulla.
Ryhmän kehittämä rakenne varmistaa yksisuuntaisen nesteen virtauksen, luoden suolapitoisuuden gradientin, joka työntää suolan fototermisen materiaalin reunoille. Tämä alkuperäinen rakenne vähentää merkittävästi lian kertymistä ja valon estymistä, varmistaen optimaalisen suorituskyvyn. Tutkijat saavuttivat vaikuttavan aurinkoenergian haihtumisnopeuden – 3,40 kg m⁻2 h⁻¹, samalla kun varmistivat korkean lian kertymisen kestävyyden vaikeissa olosuhteissa.
Suuri askel eteenpäin veden suolanpoiston tehokkuuden parantamisessa
Tutkijoiden kehittämän järjestelmän haihdutuskyky ylittää huomattavasti tyypilliset arvot, joita havaitaan luonnollisessa auringonvalossa. Järjestelmä on tehokas ja kestävä, ja sen suorituskyky on 3,40 kg/m²/h¹. Kestävyystestit osoittivat, että se toimii vakaasti kahden viikon ajan erittäin tiheissä suolaliuoksissa, joiden suolapitoisuus on 20 % korkeampi kuin tavallisessa merivedessä.
Tutkimuksen johtava kirjoittaja, tohtori Saurav Chaule, totesi, että käänteisen L-muotoinen haihdutin tarjoaa ympäristöystävällisen lähestymistavan makean veden tuotantoon. Laite voi myös löytää potentiaalisen sovelluksen ekologisten resurssien palauttamisessa, esimerkiksi suolan keräämisessä. Tutkijat osoittivat, että fototerminen materiaali La0,7Sr0,3MnO3 on tehokas veden suolanpoistoon aurinkoenergian avulla, muuttaen sen lämmöksi fotokäynnistettyjen aukkojen ja elektronien säteilemättömän rekombinaation avulla.
Käytännöllinen ja skaalautuva ratkaisu
Innovaatio on rakenne, joka ohjaa suolan kertymisen fototermisen materiaalin reunaan yksisuuntaisen nesteen virtauksen avulla. Tämä menetelmä takaa, että suolaa ei kerry pinnalle, mikä on kriittisen tärkeää järjestelmän tehokkuuden ylläpitämiseksi.
Yhdistämällä innovatiivisen rakenteen perovskitipohjaiseen fototermiseen materiaaliin tutkijat ovat kehittäneet taloudellisen laitteen, joka ei vaadi sähköenergiaa. Laite pystyy tuottamaan 3,4 kg makeaa vettä tunnissa, mikä tarjoaa käytännöllisen ja skaalautuvan ratkaisun globaaliin vesikriisiin. Professori Zhihyong Zhang totesi, että tämä laite on merkittävä askel eteenpäin uuden sukupolven aurinkovoimalla toimivien veden puhdistusteknologioiden kehityksessä.
Aurinkovoimaisen suolanpoiston näkymät
Tutkijat tarkastelevat luotettavan haihdutusjärjestelmän tulevaisuuden projektia. Tämä järjestelmä voisi yhdistää suuren määrän aurinkohaihduttimia käännetyn L-kirjaimen muotoon suureen moduuliin. Tällainen lähestymistapa mahdollistaisi makean veden tuotannon lisäämisen samalla kun se olisi ympäristöystävällinen.
Saavutukset veden suolanpoistossa aurinkoenergian avulla ovat rohkaisevia ja tarjoavat kestävän ratkaisun puhtaan juomaveden saatavuuden ongelmaan. Innovatiivisten materiaalien ja harkittujen rakenteiden ansiosta nämä teknologiat voivat muuttaa radikaalisti lähestymistapaamme vesivarojen hallintaan. Kysymys on seuraava: mitkä ovat seuraavat askeleet tämän teknologian tehokkaaksi ja kestäviksi integroimiseksi olemassa olevaan infrastruktuuriin?
