Новая система на солнечной энергии превращает соленую воду в питьевую
Ученые разработали технологию, использующую солнечную энергию, которая превращает соленую воду в чистую питьевую воду, свободную от опасных заболеваний, передающихся через воду. Если их заявления верны, то это может стать огромным шагом на пути к обеспечению надежной и безопасной водой развивающихся стран и других стран. Статья опубликована в журнале Nature Water.
Доступ к чистой воде – это то, что мы считаем само собой разумеющимся в развитых странах. Большинство из нас почти не задумываются о том, безопасна или нет вода, текущая из наших кранов, вода, которая появляется почти мгновенно. Однако это касается не всех. Фактически, около 40 процентов населения планеты не имеет доступа к достаточному количеству чистой воды. Что еще хуже, по оценкам ООН-Водные ресурсы, около 4 миллиардов человек испытывают острую нехватку воды в течение как минимум одного месяца в году. И с нарастающим климатическим кризисом эта проблема будет только усугубляться.
Таким образом, потребность в новых методах обеспечения чистой и надежной водой стран и регионов, находящихся в зоне риска, продолжает расти. Но последние исследования Королевского колледжа Лондона могут вселить некоторую надежду в эти усилия.
Команда, работающая в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом и Институтом систем возобновляемой энергии имени Гельмгоца, создала новую систему, которая производит постоянный уровень воды с использованием солнечной энергии. Согласно их новому исследованию, этот процесс более чем на 20 процентов дешевле традиционных методов и может использоваться в сельских районах по всему миру. Это довольно сильное утверждение, и оно звучит как акт современной алхимии.
«Эта технология может расширить источники воды, доступные для сообществ, за пределы традиционных», — сказал Вэй Хэ из Королевского колледжа Лондона , — «и, обеспечивая воду из незагрязненных соленых источников, может помочь в борьбе с нехваткой воды или неожиданными чрезвычайными ситуациями, когда традиционные поставки воды нарушены, например, как недавняя вспышка холеры в Замбии».
Итак, как это работает? В новой системе используются специализированные мембраны для направления ионов соли в поток рассола. Затем его можно отделить от воды, оставив ее свежей и пригодной для питья.
Более того, команда разработала способ гибко регулировать напряжение и скорость, с которой соленая вода протекает через систему. Это позволило им приспособиться к любому доступному солнечному свету, не ставя под угрозу общее количество производимой питьевой воды.
Первоначально команда собрала информацию в деревне Челлеру, недалеко от Хайдарабада, Индия. Затем они использовали эту информацию, чтобы воссоздать те же условия в деревне в Нью-Мексико, где успешно переработали до 10 кубических метров пресной воды – достаточно, чтобы для 3000 человек в день. Процесс продолжался независимо от того, закрывало ли Солнце облака или дождь.
«Предлагая дешевую, экологически чистую альтернативу, которая может работать автономно, наша технология позволяет общинам использовать альтернативные источники воды (такие как глубокие водоносные горизонты или соленую воду) для решения проблемы нехватки воды и загрязнения традиционных систем водоснабжения», — сказал он. «Эта технология может расширить источники воды, доступные для сообществ, за пределы традиционных, и, обеспечивая воду из незагрязненных соленых источников, может помочь в борьбе с нехваткой воды или неожиданными чрезвычайными ситуациями, когда традиционные системы водоснабжения нарушены, например, как недавние вспышки холеры в Замбии».
Во всем мире около 56 процентов имеющихся подземных вод засолены и непригодны для питья. Эта проблема особенно остра в таких местах, как Индия, где 60 процентов земли содержит соленую воду. Таким образом, эта новая система дает надежду на усилия по безопасному и доступному опреснению источников воды.
В большинстве технологий опреснения используются дорогие батареи в автономных системах или много энергии через сетевые системы для удаления солей из воды. Это дорого и ненадежно, особенно в сельских районах развивающихся стран. Здесь ископаемое топливо часто используется для питания генераторов, что наносит ущерб окружающей среде.
Эта новая недорогая система, «похожая на аккумулятор», предлагает новые и устойчивые способы опреснения воды, которые снимают нагрузку с отдельных потребителей, связанных с ее обслуживанием.
Он добавил: «Традиционно опреснение воды было энергоемким и дорогостоящим, поэтому его использование ограничивалось районами со стабильными энергетическими и финансовыми ресурсами. Полностью устраняя необходимость в энергосистеме и сокращая зависимость от аккумуляторных технологий на 92 процента, наша система может обеспечить надежный доступ к безопасной питьевой воде, полностью без выбросов на месте и со скидкой примерно 22 процента для людей, которые в ней нуждаются по сравнению с традиционные методы».
За пределами развивающихся регионов новая система может помочь компенсировать будущие проблемы, связанные с изменением климата, особенно для сельского хозяйства. Хотя цель должна состоять в том, чтобы в целом ограничить последствия изменения климата, способность производить чистую пресную воду из соленой воды может помочь в орошении.
«Пресная вода для орошения — это большая проблема во всем мире, включая Северную Америку, Ближний Восток и страны Африки к югу от Сахары», — пояснил он. «Засуха и затраты являются основными проблемами для отрасли, которая для выживания полагается на нестабильные запасы воды, а изменение климата еще больше усугубит эти проблемы».
«Предоставляя фермерам устойчивый способ производства пресной воды для орошения по сниженной цене без ущерба для ее объема, мы можем помочь им снизить затраты, сократить выбросы углекислого газа и обеспечить сельскохозяйственное производство и, в конечном итоге, передать эти преимущества потребителям», - добавил он.
В таких странах, как Великобритания и США, энергосистемы более стабильны и диверсифицированы, чем в большинстве других стран, но они по-прежнему полагаются на ископаемое топливо для обеспечения своей энергией. Таким образом, новая система опреснения может помочь устранить необходимость полагаться на эти виды топлива и может способствовать нашим усилиям по достижению чистого нуля.
«Следующим шагом для нас является применение этой недорогой технологии в других секторах, включая очистку сточных вод и производство щелочи, чтобы сделать океан более щелочным и помочь ему поглощать больше CO 2 из атмосферы», — заключил он. «Применяя этот подход, мы можем не только декарбонизировать сельское хозяйство, но и получить более широкие экологические и климатические выгоды».