„Voda, voda, svuda, ni kap za piće. Verovatno ste čuli varijaciju ove linije iz Pesme o starom mornaru iz 1798. u kojoj se žali zbog činjenice da, uprkos njenom obilju, okeanska voda ne može da se konzumira.
Nedostatak pristupa čistoj vodi za piće je globalni problem, ali jeftin, prenosivi uređaj za desalinizaciju vode koji pokreće solarna energija koju su razvili istraživači sa Univerziteta Dalhousie mogao bi pomoći u borbi protiv nestašice vode u zemljama u razvoju ili udaljenim područjima.
Nalazi o testiranju plutajućeg solarnog aparata koji može i desalinizirati vodu i proizvoditi termoelektričnu energiju nedavno su objavljeni u iScienceu.
Postoji mnogo faktora koji čine uređaj Dal tima jedinstvenim, ali ključno među njima je to što se njegov dizajn koncentriše na daleko skromniju komponentu od konkurentskih uređaja napravljenih od plemenitih metala. Tajni sastojak: polovne gume.
Ideja za solarnu energiju još uvek potiče iz vatrostalne plazmonike, oblasti koja ima za cilj da razvije termički i hemijski stabilne nanomaterijale koji mogu da manipulišu svetlošću na posebne načine u teškim uslovima.
„Vatrostalni plazmonični nanomaterijali su veoma dobri u hvatanju svetlosti i pretvaranju te svetlosti u toplotu“, kaže dr Mita Dasog, vanredni profesor hemije i katedra Killam Memorial čija istraživačka grupa istražuje potencijalne primene ove tehnologije.
Dr Dasog je bio vodeći autor rada zajedno sa postdoktorskim kolegom dr. Matthevom Margesonom (Ph.D.’24) i bivšim članom dodiplomske laboratorije Markom Atvudom (BSc’23).
Kao dr. student, dr Margeson je osmislio i razvio plutajući prototip sa namerom da prevaziđe izazove sa kojima su se suočavali prethodni dizajni, kao što su minimiziranje toplotnih gubitaka, sprečavanje nagomilavanja soli i otpornost na vetar, talase i promenljive vremenske uslove.
Nakon stavljanja uređaja u vodu, rezultati se mogu videti skoro trenutno. Sistem za odvodnjavanje dovodi okeansku vodu do površine pene uređaja, gde je isparava solarno zagrejanim plazmonskim materijalima. Sa ostavljenom solju, voda se ponovo kondenzuje na prozirnoj plastičnoj kupoli preko vrha uređaja i sliva se niz strane gde se skuplja u zapečaćenoj vrećici.
Testiranje u stvarnom svetu u luci Halifaks rezultiralo je dnevnim prinosima vode do 3,67 litara, što je rekordna količina za pasivni plutajući solarni aparat. Disalin može istovremeno desalinirati, dezinfikovati i dekontaminirati vodu po ceni manjoj od jednog centa po litru, što ga čini neverovatno isplativim.
„Maksimiziranje korišćenja sunčeve svetlosti znači da naša plazmonska solarna energija i dalje može da generiše velike količine vode uz održavanje jednostavnog dizajna“, kaže dr Margeson. „Uzbudljivo je pokazati efikasnost i dalje u stvarnom svetu i dokazati da ova vrsta uređaja ima potencijal da donese slatku vodu na mesta kojima je očajnički potrebna.
Uređaj se takođe može modifikovati da generiše malu količinu termoelektričnosti, što je dr. Dasog i Margeson zamišljaju da je dovoljno za pokretanje senzora kvaliteta vode na brodu.
Plazmonični materijali koji se najčešće koriste su plemeniti metali poput zlata i srebra, koji su visokih performansi, ali skupi. Da bi solarna energija i dalje bila široko korišćena u zemljama u razvoju, trebalo bi da bude napravljena od materijala bogatih zemljom koji ne bi ugrozili performanse.
„Ne bi trebalo da pravimo skup ili veoma komplikovan uređaj“, kaže dr Dašog. „Mora da bude laka za proizvodnju, da traje dugo i da se lako rastavlja i premešta.“
Proces poznat kao piroliza, koji uključuje zagrevanje ugljenog otpada na visokim temperaturama bez kiseonika, proizvodi pirolitičko ugljenisanje koje se može ugraditi u plazmonične titanijum karbide, efikasno zamenjujući skupe plemenite metale. U plutajućoj jedinici za desalinizaciju, tanak sloj ovog materijala kao papir sedi na površini pene uređaja, držeći ga dalje od hladne okeanske vode i pomažući da se maksimizira lokalizacija toplote.
Dobavljani su i testirani različiti tipovi ugljeničnog otpada, uključujući talog kafe, školjke jastoga i ostatke brezovog drveta, a guma za gume pokazala se kao najbolji, kao što je detaljno opisano u drugom nedavnom istraživačkom radu.
S obzirom na to da gume nisu biorazgradive, da im je potrebno stotine godina da se razgrade na deponijama i da su u izobilju širom sveta, one predstavljaju jedinstvenu priliku za ponovnu upotrebu.
„Ovo istraživanje je savršeno u skladu sa temom Meseca cirkularne ekonomije pretvaranjem polovnih guma u ključnu komponentu uređaja za desalinizaciju vode“, dodaje dr Dasog.
Sledećeg leta, istraživači planiraju da sprovedu dalja testiranja u Južnoj Aziji, u nadi da će uređaj na kraju biti dostupan širom sveta.
Dr Dasog, koji je ranije ove godine bio nominovan za nagradu Emerging Leader na samitu Vater Canada, kaže da su, bilo zbog rata ili klimatskih promena, zajednice prinuđene da se presele iz borbe od mesta do mesta da bi pristupile resursima, tako da prenosivi uređaj koja može da proizvede čistu vodu za piće iz okeana mogla bi da ponudi spas.
„Voda je tako osnovni uslov za opstanak, tako da se nadamo da ćemo moći da pomognemo zajednicama poput ovih“, kaže dr Dašog.
