اختراعی ساده اما حیاتی؛ تبدیل آب دریا به آب شیرین با یک اسفنج خورشیدی
دانشمندان دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ اسفنجی خورشیدی ساخته‌اند که می‌تواند بدون نیاز به برق، تنها با نور خورشید، آب دریا را به آب آشامیدنی تبدیل کند؛ نوآوری‌ای که امید تازه‌ای برای بحران جهانی کمبود آب شیرین ایجاد کرده است.
محققان ماده اسفنجی جالبی ساخته‌اند که می‌تواند فقط با استفاده از نور خورشید آب دریا را به آب آشامیدنی سالم تبدیل کند. این فناوری با چاپ سه‌بعدی ساخته شده و بدون نیاز به برق کار می‌کند. همچنین در آزمایش‌های میدانی موفق بوده است.
براساس گزارش SciTechDaily، میلیاردها نفر در سراسر جهان با کمبود آب شیرین مواجه هستند و کارخانه‌های شیرین‌سازی آب، انرژی بسیار زیادی مصرف می‌کنند. برای حل‌کردن این مشکل، دانشمندان دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ فناوری پایدار و کم‌هزینه‌ای توسعه داده‌اند.
اسفنج خورشیدی برای تصفیه آب دریا
این محققان موفق به ساخت یک ایروژل اسفنجی شده‌اند. برخلاف هیدروژل‌ها که نرم و پر از مایع هستند، ایروژل‌ها ساختاری سفت و پر از منافذ جامد دارند که برای حرکت بخار آب ایده‌آل است. محققان با استفاده از چاپ سه‌بعدی، خمیری متشکل از نانولوله‌های کربنی و نانوالیاف سلولزی را روی یک سطح یخ‌زده به‌صورت لایه‌لایه چاپ کردند. این فرایند منجر به ایجاد ساختار اسفنجی با کانال‌های عمودی و یکنواخت میکروسکوپی (به عرض فقط ۲۰ میکرومتر) شد.
همچنین بخوانید: کشف پالس‌های زمین در اعماق آفریقا؛ نشانه‌ای از شکاف قاره‌ای آینده
اما این فناوری چگونه کار می‌کند؟
فرایند شیرین‌سازی با این دستگاه بسیار ساده و بدون نیاز به انرژی خارجی است؛ ابتدا اسفنج ایروژل در یک ظرف حاوی آب شور قرار می‌گیرد. با قرارگرفتن در معرض نور خورشید، سطح بالایی اسفنج که حاوی نانولوله‌های کربنی است، به سرعت داغ شده و باعث تبخیر آب می‌شود. در این فرایند، نمک و سایر ناخالصی‌ها در پایین باقی می‌مانند. سپس یک پوشش پلاستیکی شفاف و منحنی روی ظرف قرار می‌گیرد. بخار آب خالص پس از برخورد با سطح داخلی این پوشش، سرد و به قطرات آب شیرین تبدیل می‌شود، درنهایت نیز به داخل یک ظرف می‌چکد.
بزرگ‌ترین نوآوری این طرح، حل مشکل مقیاس‌پذیری است. در روش‌های قبلی با بزرگ‌ترشدن ابعاد ماده، کارایی آن به شدت کاهش می‌یافت. اما به لطف کانال‌های عمودی و یکنواخت این ایروژل جدید، نرخ تبخیر آب صرف نظر از اندازه قطعه (از ۱ سانتی‌متر تا ۸ سانتی‌متر) ثابت و کارآمد باقی می‌ماند. در یک آزمایش در فضای باز، این سیستم ساده توانست در عرض ۶ ساعت و فقط با استفاده از نور طبیعی خورشید، حدود ۳ قاشق غذاخوری آب کاملاً قابل شرب تولید کند.
یافته‌های این پژوهش در ژورنال ACS Energy Letters منتشر شده است.
منبع: دیجیاتو
