Zasoby słodkiej wody stanowią zaledwie około 2,5 proc. wody na Ziemi, a większość stanowi niezdatna do spożycia woda morska. W konsekwencji znaczna część populacji cierpi z powodów niedoborów wody. Naukowcy donoszą o opracowaniu wysoce wydajnego urządzenia do odsalania, które wykorzystuje warstwę zawierającą tytan, zdolną do pochłaniania energii słonecznej. 

Kiedy światło słoneczne pada na warstwę, ta szybko podnosi swoją temperaturę, i dochodzi do ewaporacji (proces odparowania wody od składników mineralnych). Umieszczając urządzenie w przezroczystym pomieszczeniu ze skośnym dachem kwarcowym, para wodna może zostać skroplona i zebrana, już jako woda słodka, zdatna do spożycia.

W AIP Advances opublikowanym przez AIP Publishing, naukowcy z Chin donoszą o opracowaniu wysoce wydajnego urządzenia do odsalania zasilanego energią słoneczną. Urządzenie składa się z warstwy zawierającej tytan, TiNO lub tlenku azotku tytanu, zdolnej do pochłaniania energii słonecznej. TiNO osadza się na specjalnym papierze i piance, co pozwala absorberowi słonecznemu unosić się na wodzie morskiej.

– W dziedzinie energii słonecznej TiNO jest powszechną komercyjną powłoką pochłaniającą energię słoneczną, szeroko stosowaną w systemach solarnych i jednostkach fotowoltaicznych – oznajmia autor badań Chao Chang. 

– Charakteryzuje się wysokim współczynnikiem pochłaniania energii słonecznej i niską emisją ciepła, i dodatkowo skutecznie przekształca energię słoneczną w energię cieplną – dodaje. 

Jak to działa?

Badacze opracowali metodę osadzania warstwy TiNO przy użyciu techniki znanej jako rozpylanie magnetronowe. Wykorzystali specjalny rodzaj bardzo porowatego papieru airlaid, który działa jako materiał odprowadzający wilgoć do dostarczania wody ze zbiornika wody morskiej. 

Parownik składał się z trzech części: warstwy TiNO na powierzchni, izolatora termicznego i ułożonej warstwy papieru na dole. Warstwa izolacyjna to pianka polietylenowa, która ma wiele wypełnionych powietrzem porów, które pełnią funkcję izolatora - zatrzymują ciepło i pozwalają jednostce wielowarstwowej unosić się na powierzchni zbiornika wody morskiej, minimalizując straty ciepła do otoczenia.

– Porowaty papier układany pneumatycznie, używany jako podłoże dla absorbera słonecznego TiNO, można ponownie wykorzystać i poddać recyklingowi ponad 30 razy – mówi Chang.

Wytrącanie się soli na powierzchni TiNO mogło wpływać na wydajność, ale badacze stwierdzili, że nawet po długim czasie na powierzchni nie utworzyła się żadna warstwa soli. Sugerują, że porowaty charakter papieru odprowadza wszelką sól, która może tworzyć się na powierzchni, zwracając ją z powrotem do zbiornika wody morskiej.

Zasolenie zwykłej wody morskiej wynosi ponad 75 000 miligramów soli na litr. Zwykła woda pitna ma zasolenie około 200 miligramów na litr. Jednostka odsalająca była w stanie zmniejszyć zasolenie wody morskiej do mniej niż 2 miligramów na litr.

Połączenie niskich kosztów, wysokiej wydajności i braku zanieczyszczeń w tej technologii odsalania pokazuje, że może ona pomóc w rozwiązaniu problemu niedoboru słodkiej wody na świecie.