Istraživači sa Australijskog nacionalnog univerziteta predložili su novu metodu za desalinizaciju vode koja izbegava mnoge neželjene nuspojave tradicionalnih tehnika desalinizacije i koja smanjuje potrebnu energiju za oko 80%.
Slatka voda postaje kritično pitanje na mnogim lokacijama širom sveta, a neki se već oslanjaju na desalinizaciju – vađenje slatke vode iz okeanske vode.
Oko jedne trećine svih ispuštanja slatke vode sada koriste ljudi, a predviđa se da će do sredine veka preći na polovinu, posebno u regionima kao što su Izrael, Meksiko Siti, Indija, južna Kalifornija i mnogi drugi. Moguće je da će dostupnost vode biti najozbiljnija kriza sa kojom se čovečanstvo suočava u ovom veku, što se pogoršava jer klimatske promene otapaju snežni omotač, povećavaju isparavanje iz površinskih voda, menjaju obrasce i količine padavina i povećavaju količinu vode koja se nalazi u atmosferi.
Izveštaj Svetske banke iz 2018. pokazao je da se oko 300 miliona ljudi u preko 150 zemalja širom sveta oslanja na desalinizaciju po ceni energije od 3 kilovat-časa po kubnom metru (kVh/m 3 ), što je za 10 puta manje od 1970. Ipak, desalinizacija čini jednu četvrtinu energije koja se koristi za snabdevanje vodom, za šta je potrebno oko 100 milijardi kilovat-sati energije u 2018.
Dosadašnje tehnike desalinizacije su ili metode zasnovane na materijalu, kao što je reverzna osmoza koja koristi visok pritisak za razdvajanje molekularnih vrsta u vodi, ili termalne metode, kao što je solarno isparavanje ili desalinizacija zamrzavanjem.
Ali ovi sistemi mogu da prime i ubiju manji život u okeanu toplotom, stresom ili hemikalijama, ili pričvrste veći morski život na usisne ekrane. I za sobom ostavljaju slanu vodu – vodu sa veoma visokim sadržajem soli od preko 30% (okeanska voda sadrži oko 30 do 35 grama soli po kilogramu vode, uglavnom NaCl) koja se ispušta nazad u okean, gde tone na dno i šteti ekosistemima.
Ova tradicionalna postrojenja za desalinizaciju zahtevaju skupe materijale koji se moraju čistiti i održavati, jer su skloni prljanju membrane, koroziji i degradaciji, kao i energetski zahtevi od 3 do 7 kVh/m 3 za reverznu osmozu i do 100 kVh/m 3 za druge metode. Pogodni su za urbana i industrijska okruženja, ali su preveliki i skupi za zemlje u razvoju ili u ruralnim i udaljenim regionima.
Nova metoda objavljena u Nature Communications ne oslanja se na električnu energiju, već može da koristi toplotu niskog stepena sunčeve svetlosti ili toplotu koja je nusprodukt industrijskog procesa. Koristi termodifuziju, fenomen gde se sol prenosi na hladniju stranu glatke promene temperature (temperaturni gradijent) sa toplog na hladno. Voda ostaje u tečnoj fazi sve vreme.
Predvođeni dr. kandidata Shuki Ksu-a, istraživački tim je gurnuo morsku vodu kroz uski kanal ispod gornje ploče koja je zagrejana na preko 60°C i preko donje ploče ohlađene na 20°C. Obe vrednosti temperature za ploče se mogu izvući iz okoline, kao što je gore objašnjeno. Voda niskog saliniteta izlazila je iz vode u gornjem delu kanala, a voda visokog saliniteta iz donjeg dela kanala.
U eksperimentalnoj postavci grupe, kanal je bio dugačak pola metra, visok jedan milimetar sa brzinama protoka između 1 i 16 mililitara u minuti.
Nakon jednog prolaska kroz kanal, hladnija, slanija voda je uklonjena, a toplija, manje slana voda je usmerena nazad kroz kanal. Svakim prolazom se salinitet smanjio za 3%. Nakon ponovljenih ciklusa, salinitet morske vode može se smanjiti sa 30.000 delova na milion (ppm) na manje od 500 ppm.
„Naš san je da omogućimo promenu paradigme u tehnologiji desalinizacije, zasnovanu na metodama koje mogu biti vođene toplotom niske temperature u našem okruženju“, rekao je Huan Felipe Tores, profesor na Australijskom nacionalnom univerzitetu i vodeći glavni istraživač za ovo istraživanje.
„Po našem najboljem saznanju, termodifuzna desalinizacija je prva metoda termičke desalinizacije koja ne zahteva promenu faze. U potpunosti radi u tečnoj fazi, a što je još važnije je da ne zahteva membrane ili druge vrste adsorbovanja jona. materijali za prečišćavanje vode“.
Termodifuzna desalinizacija je bez prljanja, „što bi moglo da promeni način na koji sprovodimo desalinizaciju velikih razmera“, nastavio je Tores. Poljoprivredi, koja koristi oko 69% svetske slatke vode, potrebna je voda koja je desalinizovana do oko 95% svoje bazne vrednosti.
Od njihovog dokaza o konceptu, grupa sada gradi veći, višekanalni uređaj za desalinizaciju morske vode za upotrebu na ostrvu Tonga u jugozapadnom Pacifiku, koje je usred teške suše. Tamo će aparat napajati solarni panel veličine ljudskog lica.
Tores vidi termodifuznu desalinizaciju kao vitalnu za zemlje u razvoju, od kojih mnoge doživljavaju najgore klimatske promene, decentralizacijom procesa desalinizacije i obezbeđivanjem vode u ovim oblastima.
