Sa letnjim temperaturama koje rastu, avet nestašice vode se širi. Kao moguće rešenje za povećanje dostupnosti čiste vode za piće, istraživači sa Indijskog instituta za nauku (IISc) razvili su novi sistem termalne desalinizacije koji može da radi koristeći solarnu energiju.
Najčešći metodi za desalinizaciju su reverzna osmoza zasnovana na membrani i termalna desalinizacija. Međutim, oba troše mnogo energije.
Sistemi za termičku desalinizaciju rade tako što zagrevaju slanu vodu, a zatim kondenzuju nastalu paru da bi se dobila slatka voda. Ali energija potrebna za isparavanje obično se dobija ili od električne energije ili od sagorevanja fosilnih goriva. Ekološki prihvatljiva alternativa je korišćenje solarnih komora u kojima se solarna energija koristi za isparavanje slane vode u velikim rezervoarima i skuplja se para koja se kondenzuje na providnom krovu. Međutim, tokom kondenzacije, na krovu se formira tanak sloj vode, smanjujući količinu sunčeve energije koja može da prodre u rezervoar, a samim tim i efikasnost sistema.
Kao alternativu takvim solarnim aparatima, IISc tim je razvio novi dizajn jedinice za desalinizaciju na solarni pogon koja je energetski efikasnija, isplativija i prenosiva, što ga čini pogodnim za postavljanje u oblastima sa ograničenim pristupom neprekidnoj električnoj energiji. , objašnjava Susmita Dash, docent na Odseku za mašinstvo i odgovarajući autor studije objavljene u Desalination.
Postavka, koju su dizajnirali Dash i Ph.D. student Nabajit Deka, sastoji se od rezervoara slane vode, isparivača i kondenzatora zatvorenog unutar izolacione komore kako bi se izbegli gubici toplote u ambijentalnom vazduhu.
Njihov sistem funkcioniše tako što koristi solarnu toplotnu energiju da ispari malu količinu vode koja je upijena ili „zločesta“ u isparivač, koji ima teksturiranu površinu. Upijanje tečnosti u isparivač koristi prednosti kapilarnog efekta tekstura mikrorazmera. Ovaj efekat omogućava da se tečnosti uvlače u uske prostore poroznog materijala, slično kao što sunđer apsorbuje vodu. Korišćenje ovog pristupa, umesto zagrevanja celokupne zapremine tečnosti u rezervoaru, dovodi do značajnog poboljšanja energetske efikasnosti sistema, kaže Dash.
Tim je urezao sitne žlebove na površini isparivača, koji je napravljen od aluminijuma. Deka objašnjava da su morali da eksperimentišu sa različitim kombinacijama dimenzija i razmaka žlebova, kao i hrapavosti površine kako bi odredili pravi obrazac za efikasno upijanje.
Kondenzator – koji se često zanemaruje u većini studija desalinizacije, prema istraživačima – je još jedan ključni element solarnog sistema za desalinizaciju. Da bi sprečili stvaranje vodenog filma tokom kondenzacije, kao u solarnim aparatima, Dash i Deka su proizveli kondenzator sa naizmeničnim hidrofilnim i superhidrofilnim površinama. Kapljice vode koje se kondenzuju na hidrofilnim obrascima povlače se ka superhidrofilnom regionu. Ovaj afinitet kondenzovane vode prema superhidrofilnom regionu omogućava hidrofilnoj površini da postane slobodna za svežu seriju kondenzata, objašnjava Dash.
Tokom kondenzacije, deo toplote se gubi u atmosferu. Istraživači su dizajnirali sistem na takav način da se ova toplota oslobođena tokom kondenzacije takođe zadržava i koristi za zagrevanje upijene slane vode u drugom isparivaču na zadnjoj strani kondenzatora, što smanjuje količinu potrebne sunčeve energije i povećava efikasnost. sistema još više.
Tim je takođe uspešno povezao više kombinacija isparivač-kondenzator u seriju, što je rezultiralo višestepenim solarnim sistemom desalinizacije. Ovaj sistem, ako je izgrađen na površini od 1 m 2 , ima kapacitet da proizvede jedan litar vode za piće svakih 30 minuta — najmanje dvostruko više od onog koji proizvodi tradicionalni solarni aparat iste veličine.
Pored morske vode, sistem može da radi i sa podzemnim vodama koje sadrže rastvorene soli, kao i sa bočatom vodom. Može se podesiti da se uskladi sa pomeranjem položaja sunca tokom dana.
Istraživači trenutno rade na povećanju sistema i poboljšanju njegove trajnosti i povećanju količine proizvedene vode za piće, kako bi se mogao koristiti za domaću i komercijalnu upotrebu.
