מה דעתך על התפלת מי ים יעילה? הרבה מים במחיר נמוך

גישה למים נקיים ובטוחים לשתייה היא צורך שלמרבה הצער אינו מסופק בחלקים רבים של העולם. התפלת מי ים הייתה לעזר רב באזורים רבים בעולם, אם כמובן היו זמינות שיטות יעילות מספיק ובעלות כלכלה סבירה.

תקווה חדשה לפיתוח חסכוני דרכים להשיג מים מתוקים על ידי הסרת מלח ים הופיע בשנה שעברה כאשר חוקרים דיווחו על תוצאות מחקרים באמצעות חומר מסוג שלד אורגנו-מתכתי (MOF) לסינון מי ים. השיטה החדשה, שפותחה על ידי צוות מאוניברסיטת מונאש באוסטרליה, דורשת פחות אנרגיה משמעותית משיטות אחרות, אמרו החוקרים.

MOF שלדים אורגנו-מתכתיים הם חומרים נקבוביים מאוד עם שטח פנים גדול. משטחי עבודה גדולים מגולגלים לנפחים קטנים מעולים לסינון, כלומר. לכידת חלקיקים וחלקיקים בנוזל (1). הסוג החדש של MOF נקרא PSP-MIL-53 משמש ללכידת מלח ומזהמים במי הים. מונח במים, הוא שומר באופן סלקטיבי יונים וזיהומים על פני השטח שלו. בתוך 30 דקות, MOF הצליח להפחית את סך המוצקים המומסים (TDS) של המים מ-2,233 ppm (ppm) מתחת ל-500 ppm. זה בבירור מתחת לסף 600 ppm המומלץ על ידי ארגון הבריאות העולמי למי שתייה בטוחים.

1. הדמיה של פעולת ממברנה אורגנו-מתכתית במהלך התפלת מי ים.

באמצעות טכניקה זו הצליחו החוקרים להפיק עד 139,5 ליטר מים מתוקים לק"ג חומר MOF ליום. לאחר שרשת MOF "מתמלאת" בחלקיקים, ניתן לנקות אותה במהירות ובקלות לשימוש חוזר. לשם כך, הוא ממוקם באור השמש, המשחרר את המלחים הכלואים תוך ארבע דקות בלבד.

"תהליכי התפלה באידוי תרמית הם עתירי אנרגיה, בעוד שטכנולוגיות אחרות כגון אוסמוזה הפוכה (2), יש להם חסרונות רבים, כולל צריכה גבוהה של אנרגיה וכימיקלים לניקוי ממברנות ופירוק כלור", מסביר Huanting Wang, ראש צוות המחקר במונאש. "אור השמש הוא מקור האנרגיה השופע והמתחדש ביותר על פני כדור הארץ. תהליך ההתפלה החדש שלנו המבוסס על ספיגה והשימוש באור השמש לצורך התחדשות מספקים פתרון התפלה חסכוני באנרגיה וידידותי לסביבה".

2. מערכת התפלת מי ים אוסמוזה בערב הסעודית.

מגרפן ועד כימיה חכמה

בשנים האחרונות צצו רעיונות חדשים רבים עבור התפלת מי ים חסכונית באנרגיה. "טכנאי צעיר" עוקב מקרוב אחר התפתחות הטכניקות הללו.

כתבנו, בין היתר, על הרעיון של האמריקאים באוניברסיטת אוסטין והגרמנים באוניברסיטת מרבורג, אשר להשתמש בשבב קטן מחומר שדרכו זורם זרם חשמלי במתח זניח (0,3 וולט). במי מלח הזורמים בתוך תעלת המכשיר, יוני כלור מנוטרלים חלקית ונוצרים שדה חשמליכמו בתאים כימיים. ההשפעה היא שהמלח זורם בכיוון אחד והמים המתוקים בכיוון השני. בידוד קורה מים מתוקים.

מדענים בריטים מאוניברסיטת מנצ'סטר, בראשות Rahul Nairi, יצרו מסננת מבוססת גרפן בשנת 2017 כדי להסיר ביעילות מלח ממי הים.

במחקר שפורסם בכתב העת Nature Nanotechnology, מדענים טענו שניתן להשתמש בו ליצירת ממברנות התפלה. תחמוצת גרפן, במקום גרפן טהור קשה למצוא ויקר. צריך לקדוח גרפן חד-שכבתי לתוך חורים קטנים כדי להפוך אותו לחדיר. אם גודל החור גדול מ-1 ננומטר, המלחים יעברו בחופשיות דרך החור, ולכן החורים שיש לקדוח חייבים להיות קטנים יותר. במקביל, מחקרים הראו שממברנות תחמוצת גרפן מגדילות את העובי והנקבוביות כשהן טבילות במים. צוות רופאים. Nairi הראה שציפוי הממברנה בתחמוצת גרפן בשכבה נוספת של שרף אפוקסי הגביר את יעילות המחסום. מולקולות מים יכולות לעבור דרך הממברנה, אבל נתרן כלורי לא יכול.

קבוצה של חוקרים ערב הסעודית פיתחה מכשיר שלדעתם יהפוך למעשה תחנת כוח מ"צרכן" מים ל"יצרנית של מים מתוקים". מדענים פרסמו מאמר שמתאר זאת ב-Nature לפני כמה שנים. טכנולוגיה סולארית חדשהשיכול להתפיל מים ולהפיק בו זמנית חשמל.

באב הטיפוס הבנוי, מדענים התקינו מאחור מייצר מים. סוללה סולארית. באור השמש, התא מייצר חשמל ומשחרר חום. במקום לאבד את החום הזה לאטמוספירה, המכשיר מפנה את האנרגיה הזו למפעל שמשתמש בחום כמקור אנרגיה לתהליך ההתפלה.

החוקרים הכניסו לתוך המזקק מים מלוחים ומים המכילים זיהומים ממתכות כבדות כמו עופרת, נחושת ומגנזיום. המכשיר הפך מים לקיטור, אשר עברו לאחר מכן דרך קרום פלסטיק שסינן החוצה מלח ופסולת. התוצאה של תהליך זה היא מי שתייה טהורים העומדים בתקני הבטיחות של ארגון הבריאות העולמי. המדענים אמרו שאב הטיפוס, ברוחב של כמטר, יכול לייצר 1,7 ליטר מים נקיים בשעה. המקום האידיאלי למכשיר כזה הוא באקלים יבש או יבש למחצה, ליד מקור מים.

Guihua Yu, מדען חומרים באוניברסיטת אוסטין סטייט, טקסס, וחבריו לצוות הציעו ב-2019 סינון יעיל של מי ים הידרוג'לים, תערובות פולימראשר יוצרים מבנה נקבובי, סופג מים. יו ועמיתיו יצרו ספוג ג'ל משני פולימרים: האחד הוא פולימר קושר מים בשם פוליוויניל אלכוהול (PVA) והשני הוא סופג אור הנקרא פוליפירול (PPy). הם ערבבו פולימר שלישי בשם צ'יטוסן, שגם לו יש משיכה חזקה למים. מדענים דיווחו ב-Science Advances שהם השיגו ייצור מים טהורים של 3,6 ליטר לשעה למ"ר משטח תא, שהוא הגבוה ביותר שנרשם אי פעם ופי שניים עשר טוב יותר ממה שמיוצר היום בגרסאות מסחריות.

למרות ההתלהבות של המדענים, לא נשמע ששיטות חדשות יעילות וחסכוניות במיוחד להתפלה באמצעות חומרים חדשים ימצאו יישום מסחרי רחב יותר. עד שזה יקרה, היזהר.