Desalination: Ferljochtsje de lêst fan toarst

Fan de jierren 1900 ôf kamen sa'n 11 miljoen minsken om as gefolch fan de wiidfersprate gefolgen fan droechte. Droogte - in perioade fan leger as gemiddelde delslach yn in regio - is in groeiende wrâldwide probleem. Gefolgen omfetsje ôfnimmende swietwetternivo's, hongersneed en sykten.

Belang fan desalinaasje op wrâldwide skaal

Om in groeiende populaasje te behâlden, wurdt ûndersiik besocht om in oplossing foar dizze problemen te ûntwikkeljen. Boarrings yn grûnwetter en recycling fan ôffalwetter binne foarbylden fan tydlike oplossingen. Under dizze oplossingen is desalination. Desalination is it proses om sâlt wetter troch in membraan te twingen troch omkearde osmose, it skieden fan swietwetter fan ûnreinheden. Hoewol it wurdt brûkt yn plakken lykas Israel en Kalifornje, wurdt desalinaasje noch brûkt troch de rest fan 'e wrâld fanwegen syn reputaasje foar massaal enerzjyferbrûk.

In oanpak om kosten te ferminderjen is it ferfangen fan it primêre materiaal dat wurdt brûkt yn it bouwen fan membraan mei in relatyf goedkeap materiaal neamd polyamide. Spitigernôch komt dizze ferfanging mei in oare priis. It is bekend dat chloor in gemysk oanwêzich is yn 'e suvering fan wetter om baktearjes te ferneatigjen, mar kontakt mei polyamide degradearret it membraan. Om degeneraasje foar te kommen, wurdt de winning fan chloor in ekstra stap yn it desalinaasjeproses. As chloor lykwols ôfwêzich is, kinne mikroben foarkomme en de stream fan wetter hinderje.

In mooglike oplossing is it ferfangen fan polyamide mei grafeen okside. It gearstalde grafeen hat in struktuer fergelykber mei de huningraat. It wurdt foarsein dat dit materiaal mear permeabel sil wêze foar wetter en dêrom de druk fermindere dy't nedich is om de stream fan wetter te diktearjen.

MIT materiaal wittenskippers, Jeff Grossman, Shreya Dave, en kollega's, brûke dizze ferbining yn har ûndersyk. Graphene flakes, dy't stript wurde fan stikjes grafyt, wurde pleatst yn wetter. De flüssigens wurdt dan útsûge fia fakuümfiltraasje, wêrtroch blêden as oerbliuwsels litte. Residuen wurde gearstald om brokken te meitsjen troch koalstof- en soerstofatomen te ferbinen. Dizze fúzje wurdt feroare om romten tusken de flakken grut genôch te meitsjen om de stream fan wettermolekulen mooglik te meitsjen, wylst sâlt en oare ûnreinheden hinderje. It waard bewiisd dat de wettermolekulen makliker troch it grafytmembraan reizgje as it polyamide. It wurdt ek ôfsletten dat dit materiaal de enerzjyeasken fierder kin ferminderje troch minder ferset tsjin wettermolekulen, hoewol dizze hypoteze noch net hifke is. Derneist binne de kosten fan grafeenokside net heul ôfwikend fan 'e priis fan polyamide.

Tapassing fan desalinaasje yn Israel

In pear jier lyn waard Israel fûn mei in swier droechteprobleem - it slimste yn 900 jier. Om de droegere lannen te bestriden, ûndersocht Israel nasjonale kampanje om wetterbehâld te garandearjen. Yn 2007 kamen leechstreamende húskes en douchekoppen yn gebrûk, en waard wetter út ôfwetteringssystemen recycled foar yrrigaasje. De grutste ferbettering kaam lykwols nei de ymplemintaasje fan ûntsalinaasjeplanten. As foarbyld begûn Sorek desalination plant operaasje yn oktober 2013. It leit tsien kilometer ten suden fan Tel Aviv en is de grutste omkearde-osmose desalination foarsjenning yn 'e wrâld.

Nei de stream fan wetter ûnder druk binne in mienskiplik probleem yn it desalinaasjeproses de kosten foar it skjinmeitsjen fan blokkearre poaren fan molekulen dy't efterlitten binne. Edo Bar-Zeev en kollega's, fan it Israelyske Zuckerberg Ynstitút foar Wetterûndersyk, hiene in opmerklike ûntdekking om de skieding tusken wetter en kontaminanten te ferbetterjen. Se brochten poreuze lavastien yn gebrûk wêrmei't mikro-organismen foarkaam wurde om kontakt te krijen mei de membranen. Dizze technology ferbettere de prestaasjes fan desalinaasjeplanten. No traceart 55 prosint fan it húshâldlik wetter syn boarnen fan ûntsalinaasjeplanten.

Aluminium skiven - leverjen oan ûntwikkelingslannen

Fierder ûndersyk leanet nei alternative materialen lykas koalstofnanotubes as it membraan. It ûnderlizzende probleem foar it yntegrearjen fan sokke fynsten is kosten. De tapassing fan sokke prosessen moat wurde beskôge op in wrâldwiid nivo. D'r binne plattelânsgebieten om 'e wrâld dy't minder ûntwikkele binne en miskien net de middels hawwe foar it ûntwikkeljen fan ûntsalinaasjeplanten om oare gebieten by te wenjen.

Om sa'n útdaging tsjin te gean, wurken Jia Zhu fan 'e Nanjing Universiteit yn Sina en kollega's oan alternative enerzjyboarnen, lykas de sinne. Dochs ôfhinklik fan direkt kontakt allinich fan 'e sinne is beheind. Undersyk siket nei it brûken fan absorbable materialen om de hoemannichte enerzjy út sinneljocht te ferheegjen. In mooglike oplossing is it brûken fan aluminium skiven dy't absorbearje mear as 96 prosint fan sinneljocht - 90 prosint fan dat wurdt brûkt by it foarmjen fan wetterdamp. Drinknoarmen wurde ek op dizze manier foldien. As ymplementearre, aluminium is in lege kosten materiaal en kin produsearje wetter op itselde taryf as desalination planten. Troch it suver destillearre wetter nei ferdamping is it ûntbrekken fan mineralen lykas magnesium en kalsium lykwols in gefolch. Sa, dit tsjinnet as in tydlike oplossing, mar moat net brûkt wurde op 'e lange termyn.