Afsöltun: Létta byrðar þorsta

Upp úr 1900 fórust um 11 milljónir manna vegna víðtækra afleiðinga þurrka. Þurrkar - tímabil þar sem úrkoma er minna en meðaltal á svæði - er vaxandi alþjóðlegt vandamál. Afleiðingar eru meðal annars minnkandi ferskvatnsstig, hungursneyð og sjúkdómar.

Mikilvægi afsöltunar á heimsvísu

Til að halda uppi vaxandi íbúafjölda eru rannsóknir beinast að því að þróa lausn á þessum málum. Jarðvatnsboranir og endurvinnsla skólps eru dæmi um bráðabirgðalausnir. Meðal þessara lausna er afsöltun. Afsöltun er ferlið við að þvinga saltvatni í gegnum himnu með öfugri himnuflæði, aðskilja ferskvatn frá óhreinindum. Þó að það sé notað á stöðum eins og Ísrael og Kaliforníu, á afsöltun enn eftir að nýtast af restinni af heiminum vegna orðspors þess fyrir mikla orkunotkun.

Aðferð til að draga úr kostnaði er að skipta aðalefninu sem notað er í smíðishimnuna út fyrir tiltölulega ódýrt efni sem kallast pólýamíð. Því miður fylgir þessari staðgöngu annað verð. Það er vitað að klór er efni sem er til staðar við hreinsun vatns til að eyða bakteríum, en snerting við pólýamíð brýtur niður himnuna. Til að forðast hrörnun verður útdráttur klórs viðbótarskref í afsöltunarferlinu. Hins vegar, þegar klór er fjarverandi, geta örverur komið fram og hindrað flæði vatns.

Möguleg lausn er að skipta út pólýamíði fyrir grafenoxíð. Samsett grafen hefur svipaða byggingu og honeycomb. Því er spáð að þetta efni verði gegndræpara fyrir vatni og dragi því úr þrýstingnum sem þarf til að stjórna vatnsrennsli.

Efnafræðingar MIT, Jeff Grossman, Shreya Dave og félagar, nota þetta efnasamband í rannsóknum sínum. Grafenflögur, sem eru fjarlægðar úr grafítbútum, eru settar í vatn. Vökvinn er síðan sogaður út með lofttæmisíun og skilur eftir blöð sem leifar. Leifar eru settar saman til að búa til klumpur með því að tengja kolefnis- og súrefnisatóm. Þessum samruna er breytt til að gera bil á milli flöganna nógu stórt til að leyfa flæði vatnssameinda en hindra salt og önnur óhreinindi. Það var sannað að vatnssameindirnar ferðast auðveldara í gegnum grafíthimnuna en pólýamíðið. Einnig er ályktað að þetta efni geti dregið enn frekar úr orkuþörfinni vegna minni viðnáms gegn vatnssameindum, þó enn eigi eftir að prófa þessa tilgátu. Að auki er kostnaður við grafenoxíð ekki mjög frábrugðin verðinu á pólýamíði.

Umsókn um afsöltun í Ísrael

Fyrir nokkrum árum fannst Ísrael glíma við alvarlegt þurrkavandamál - það versta í 900 ár. Til að berjast gegn þurrari löndunum kannaði Ísrael landsherferð til að tryggja vatnsvernd. Árið 2007 komu í notkun lágrennsli salerni og sturtuhausar og vatn úr frárennsliskerfum var endurunnið til áveitu. Mesta framförin varð þó eftir innleiðingu afsöltunarstöðva. Sem dæmi má nefna að Sorek afsöltunarstöð tók til starfa í október 2013. Hún er staðsett tíu kílómetra suður af Tel Aviv og er stærsta öfugt himnuflæðis afsöltunarstöð í heiminum.

Í kjölfar vatnsflæðis undir þrýstingi er algengt vandamál í afsöltunarferlinu kostnaður við að hreinsa stíflaðar svitahola úr sameindum sem eftir eru. Edo Bar-Zeev og félagar, frá ísraelsku Zuckerberg Institute for Water Research, gerðu ótrúlega uppgötvun til að bæta aðskilnað milli vatns og mengunarefna. Þeir tóku í notkun gljúpan hraunstein sem kemur í veg fyrir að örverur komist í snertingu við himnurnar. Þessi tækni bætti afköst afsöltunarstöðva. Nú rekja 55 prósent af heimilisvatni upptök sín frá afsöltunarstöðvum.

Áldiskar - afhendir þróunarlöndum

Frekari rannsóknir hallast að öðrum efnum eins og kolefni nanórör sem himna. Undirliggjandi vandamál við að samþætta slíkar niðurstöður er kostnaður. Notkun slíkra ferla verður að skoða á heimsvísu. Það eru dreifbýli um allan heim sem eru minna þróuð og hafa kannski ekki fjármagn til að þróa afsöltunarstöðvar til að sinna öðrum svæðum.

Til að vinna gegn slíkri áskorun unnu Jia Zhu frá Nanjing háskólanum í Kína og samstarfsmenn að öðrum orkugjöfum, eins og sólinni. Samt er háð beinni snertingu eingöngu frá sólinni takmarkandi. Rannsóknir eru að skoða notkun gleypanlegra efna til að auka magn orku frá sólarljósi. Möguleg lausn er að nota áldiska sem gleypa meira en 96 prósent af sólarljósi - 90 prósent af því er notað til að mynda vatnsgufu. Drykkjustaðlar eru líka uppfylltir með þessum hætti. Ef það er útfært er ál ódýrt efni og getur framleitt vatn á sama hraða og afsöltunarstöðvar. Hins vegar, vegna hreins eimaðs vatns eftir uppgufun, er skortur á steinefnum eins og magnesíum og kalsíum afleiðing. Þannig þjónar þetta sem tímabundin lausn en ætti ekki að nota til lengri tíma litið.