Duzsuzlaşdırma: Susuzluq yükünü yüngülləşdirmək

1900-cü illərdən başlayaraq, quraqlığın geniş təsirləri nəticəsində təxminən 11 milyon insan tələf oldu. Quraqlıq - bir bölgədə yağıntıların orta miqdarından aşağı olan dövr - artan qlobal problemdir. Nəticələrə şirin su səviyyəsinin azalması, aclıq və xəstəliklər daxildir.

Qlobal miqyasda duzsuzlaşdırmanın əhəmiyyəti

Artan əhalini saxlamaq üçün tədqiqatlar bu problemlərin həlli yollarını inkişaf etdirməyə çalışır. Qrunt sularının qazılması və tullantı sularının təkrar emalı müvəqqəti həllər nümunələridir. Bu həllər arasında duzsuzlaşdırma var. Duzsuzlaşdırma, duzlu suyun tərs osmos vasitəsilə membrandan keçməsi, şirin suyun çirklərdən ayrılması prosesidir. O, İsrail və Kaliforniya kimi yerlərdə istifadə olunsa da, böyük enerji istehlakı reputasiyasına görə duzsuzlaşdırma hələ də dünyanın qalan hissəsi tərəfindən istifadə edilmir.

Xərcləri azaltmaq üçün bir yanaşma, tikinti membranında istifadə olunan əsas materialı poliamid adlanan nisbətən ucuz material ilə əvəz etməkdir. Təəssüf ki, bu əvəzetmə başqa qiymətlə gəlir. Məlumdur ki, xlor bakteriyaları məhv etmək üçün suyun təmizlənməsində mövcud olan kimyəvi maddədir, lakin poliamidlə təmasda membranı pisləşdirir. Degenerasiyanın qarşısını almaq üçün xlorun çıxarılması duzsuzlaşdırma prosesində əlavə bir addım olur. Ancaq xlor olmadıqda, mikroblar meydana gələ və suyun axmasına mane ola bilər.

Mümkün bir həll poliamidin qrafen oksidi ilə əvəz edilməsidir. Mürəkkəb qrafen pətəyə bənzər bir quruluşa malikdir. Bu materialın su üçün daha keçirici olacağı və buna görə də suyun axını diktə etmək üçün tələb olunan təzyiqi azaldacağı proqnozlaşdırılır.

MIT materialları alimləri, Jeff Grossman, Shreya Dave və həmkarları, tədqiqatlarında bu birləşmədən istifadə edirlər. Qrafit parçalarından soyulmuş qrafen lopaları suya qoyulur. Sonra maye vakuum filtrasiyası ilə sorulur və təbəqələr qalıqlar kimi qalır. Qalıqlar karbon və oksigen atomlarını birləşdirərək parçalar yaratmaq üçün birləşdirilir. Bu birləşmə, duz və digər çirkləri maneə törətməklə yanaşı, su molekullarının axınına icazə verəcək qədər böyük lopa arasında boşluqlar etmək üçün dəyişdirilir. Su molekullarının poliamidlə müqayisədə qrafit membrandan daha asan keçdiyi sübut edilmişdir. Həmçinin belə qənaətə gəlinir ki, bu material su molekullarına daha az müqavimət göstərdiyinə görə enerji tələbatını daha da azalda bilər, baxmayaraq ki, bu fərziyyə hələ sınaqdan keçirilməlidir. Bundan əlavə, qrafen oksidin qiyməti poliamidin qiymətindən çox da fərqlənmir.

İsraildə duzsuzlaşdırmanın tətbiqi

Bir neçə il əvvəl İsrailin son 900 ilin ən pis quraqlıq problemi ilə üzləşdiyi aşkar edildi. Daha quru torpaqlarla mübarizə aparmaq üçün İsrail suyun qorunmasını təmin etmək üçün milli kampaniyanı araşdırdı. 2007-ci ildə aşağı axınlı tualetlər və duş başlıqları istifadəyə verildi və drenaj sistemlərindən gələn su suvarma üçün təkrar istifadə edildi. Bununla belə, ən böyük irəliləyiş duzsuzlaşdırma qurğularının tətbiqindən sonra baş verdi. Nümunə kimi, Sorek duzsuzlaşdırma zavodu 2013-cü ilin oktyabrında fəaliyyətə başlayıb. O, Təl-Əvivdən on mil cənubda yerləşir və dünyanın ən böyük tərs-osmos duzsuzlaşdırma qurğusudur.

Təzyiqli su axınından sonra duzsuzlaşdırma prosesində ümumi problem geridə qalan molekullardan bloklanmış məsamələrin təmizlənməsi xərcləridir. İsrailin Zukerberq Su Tədqiqatları İnstitutundan Edo Bar-Zeev və həmkarları su və çirkləndiricilər arasında ayrılığı yaxşılaşdırmaq üçün əlamətdar bir kəşf etdilər. Onlar məsaməli lava daşını istifadəyə veriblər ki, onun vasitəsilə mikroorqanizmlərin membranlarla təması qarşısını alır. Bu texnologiya duzsuzlaşdırma qurğularının işini yaxşılaşdırdı. İndi məişət suyunun 55 faizi öz mənbələrini duzsuzlaşdırma qurğularından alır.

Alüminium disklər - inkişaf etməkdə olan ölkələrə verilir

Əlavə tədqiqatlar membran kimi karbon nanoborular kimi alternativ materiallara meyl edir. Bu cür tapıntıların inteqrasiyası üçün əsas məsələ xərcdir. Belə proseslərin tətbiqinə qlobal səviyyədə baxılmalıdır. Dünyada elə kənd yerləri var ki, onlar daha az inkişaf edib və digər ərazilərə müraciət etmək üçün duzsuzlaşdırma qurğularını inkişaf etdirmək üçün resursları yoxdur.

Çinin Nankin Universitetinin əməkdaşı Jia Zhu və həmkarları bu cür problemə qarşı çıxmaq üçün günəş kimi alternativ enerji mənbələri üzərində işlədilər. Yenə günəşdən tək başına birbaşa təmasdan asılı olaraq məhdudlaşdırıcıdır. Tədqiqat günəş işığından enerji miqdarını artırmaq üçün udulan materialların istifadəsini araşdırır. Mümkün bir həll, günəş işığının 96 faizindən çoxunu udan alüminium disklərin istifadəsidir - bunun 90 faizi su buxarının formalaşmasında istifadə olunur. İçki standartları da bu şəkildə qarşılanır. Həyata keçirilərsə, alüminium ucuz materialdır və duzsuzlaşdırma qurğuları ilə eyni sürətlə su istehsal edə bilər. Bununla birlikdə, buxarlanmadan sonra təmiz distillə edilmiş su səbəbiylə maqnezium və kalsium kimi mineralların olmaması bir nəticədir. Beləliklə, bu müvəqqəti bir həll kimi xidmət edir, lakin uzun müddətdə istifadə edilməməlidir.