Учёные из Университета Рочестера (University of Rochester) разработали революционную систему солнечного опреснения, которая решает сразу несколько проблем традиционных установок. Новая технология производит чистую питьевую воду из морской без образования вредного рассола и без использования химических добавок. Более того, она превращает отходы в полезные ресурсы — от обычной соли до лития.
В основе системы — панели из чёрного металла, обработанные фемтосекундным лазером. Такая поверхность становится супергидрофильной (суперпритягивающей воду) и максимально поглощает солнечный свет. Тонкий слой морской воды растекается по активной зоне панели, где солнечное тепло быстро испаряет её, оставляя чистый конденсат — питьевую воду.
Чтобы избежать главной проблемы обычных солнечных опреснителей — засорения солью, — учёные использовали эффект «кофейного кольца». Соли и минералы естественным образом сдвигаются к краям (пассивной зоне) панели, где их легко собрать в твёрдом виде. Лазерные канавки специально спроектированы так, чтобы кристаллы не образовывали плотную корку и не блокировали работу устройства.
Преимущества перед традиционными методами
Обычные технологии опреснения (обратный осмос и термическая дистилляция) требуют много энергии, предварительной обработки воды и создают концентрированный рассол, который губит морскую жизнь, повышая солёность и снижая уровень кислорода. Новая система работает полностью на солнечной энергии, не нуждается в химикатах и извлекает почти 100% солей в твёрдом виде.
Команда под руководством профессора Чунлэя Го (Chunlei Guo) успешно протестировала технологию на воде из Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Панели показали стабильную работу и способность к самоочистке.
Добыча ценных минералов
Особый бонус — возможность извлекать полезные вещества. В отдельной работе учёные показали, как встраивать наночастицы гидротитаната в канавки панели для избирательного выделения лития. Из солей, оставшихся после опреснения воды Великого Солёного озера, удалось извлечь около 50% лития. Это открывает экологичный путь добычи металла, критически важного для аккумуляторов электромобилей.
По словам профессора Го, система уже доказала свою работоспособность в лабораторных масштабах и легко масштабируется. Она может существенно улучшить доступ к питьевой воде в регионах с дефицитом ресурсов и сделать цепочки поставок минералов более устойчивыми.
Технология описана в журнале Light: Science & Applications.
