Тузсуздандыруу: Суусауунун жүгүн жеңилдетүү

1900-жылдардан баштап кургакчылыктын кеңири жайылган кесепеттеринен 11 миллионго жакын адам өлдү. Кургакчылык – аймактагы жаан-чачындын орточо өлчөмүнөн төмөн болгон мезгил – өсүп жаткан глобалдык көйгөй. Анын кесепеттери тузсуз суунун деңгээлинин төмөндөшү, ачарчылык жана ооруларды камтыйт.

Дуйнолук масштабда тузсуздандыруунун мааниси

Өсүп жаткан калктын санын камсыз кылуу үчүн, изилдөөлөр бул маселелерди чечүүнүн жолун иштеп чыгууга умтулат. Жер астындагы сууларды бургулоо жана саркынды сууларды кайра иштетүү убактылуу чечимдердин мисалы болуп саналат. Бул чечимдердин арасында тузсуздандыруу бар. Тузсуздандыруу – туздуу сууну кайчы осмос жолу менен мембрана аркылуу өткөрүү процесси, тузсуз сууну кирлерден бөлүү. Ал Израил жана Калифорния сыяктуу жерлерде колдонулса да, тузсуздандыруу энергияны көп керектөө үчүн атагы чыккандыктан, дүйнөнүн калган бөлүгү тарабынан колдонула элек.

Баасын төмөндөтүү ыкмасы - бул курулуш мембранасында колдонулган негизги материалды полиамид деп аталган салыштырмалуу арзан материал менен алмаштыруу. Тилекке каршы, бул алмаштыруу башка баа менен келет. Белгилүү болгондой, хлор сууну тазалоодо бактерияларды жок кылуу үчүн химиялык зат болуп саналат, бирок полиамид менен байланыш мембрананы начарлатат. Деградацияны болтурбоо үчүн хлорду бөлүп алуу тузсуздаштыруу процессинде кошумча кадам болуп калат. Бирок хлор жок болгондо микробдор пайда болуп, суунун агымына тоскоол болушу мүмкүн.

Мүмкүн болгон чечим - полиамидди графен оксиди менен алмаштыруу. Комплекстүү графен бал уюгуна окшош түзүлүшкө ээ. Бул материал сууну көбүрөөк өткөргүч болот, ошондуктан суунун агымын талап кылуучу басымды азайтат деп болжолдонууда.

MIT материалдарынын окумуштуулары Джефф Гроссман, Шрея Дэйв жана кесиптештери бул кошулманы өз изилдөөлөрүндө колдонушат. Графиттин бөлүктөрүнөн ажыратылган графен үлүштөрү сууга салынат. Андан кийин суюктук вакуумдук фильтрация аркылуу сорулуп чыгарылып, барактарды калдык катары калтырышат. Калдыктар көмүртек жана кычкылтек атомдорун бириктирүү аркылуу бөлүктөрдү түзүү үчүн чогулат. Бул биригүү туз жана башка аралашмаларды тоскоол, суу молекулаларынын агымын уруксат берүү үчүн жетиштүү чоң үлүштөрдүн ортосундагы боштуктарды кылып өзгөртүлгөн. Суу молекулалары полиамидге караганда графиттик мембрана аркылуу оңой өтөөрү далилденген. Бул гипотеза дагы эле текшериле элек болсо да, бул материал суу молекулаларына азыраак каршылык көрсөткөндүктөн, энергияга болгон муктаждыкты андан ары азайта алат деп болжолдонууда. Кошумчалай кетсек, графен оксидинин баасы полиамиддин баасынан анча айырмаланбайт.

Израилде тузсуздаштырууну колдонуу

Бир-эки жыл мурун, Израил катуу кургакчылык көйгөйү менен күрөшүп жатканы аныкталган - 900 жылдагы эң начар. Кургак жерлерге каршы күрөшүү үчүн Израил сууну үнөмдөө үчүн улуттук кампанияны изилдеген. 2007-жылы аз агымы бар дааратканалар жана душ кабиналары колдонула баштады, ал эми дренаждык системалардагы суу сугат үчүн кайра иштетилди. Бирок эң чоң жакшыруу тузсуздандыруучу станцияларды ишке киргизгенден кийин болду. Мисал катары, Сорек тузсуздаштыруучу заводу 2013-жылдын октябрында иштей баштаган. Ал Тель-Авивден он чакырым түштүк тарапта жайгашкан жана дүйнөдөгү эң ири тескери осмостун тузсуздаштыруучу ишканасы болуп саналат.

Суунун басымдуу агымынан кийин тузсуздандыруу процессиндеги жалпы көйгөй артта калган молекулалардан жабылган тешикчелерди тазалоонун баасы болуп саналат. Израилдин Цукерберг Суу изилдөө институтунан Эдо Бар-Зеев жана кесиптештери суу менен булгоочу заттардын ортосундагы бөлүнүүнү жакшыртуу боюнча укмуштуудай ачылышка ээ болушту. Алар микроорганизмдердин кабыкчалар менен байланышын болтурбай турган көзөнөктүү лава ташын колдонууга киргизишти. Бул технология тузсуздандыруучу установкалардын иштешин жакшыртты. Азыр чарбалык суунун 55 пайызы тузсуздандыруучу станциялардан алынат.

Алюминий дисктер – өнүгүп келе жаткан өлкөлөргө жеткирүү

Андан ары изилдөө мембрана катары көмүртек нанотүтүкчөлөрү сыяктуу альтернативалуу материалдарга таянат. Мындай жыйынтыктарды интеграциялоо үчүн негизги маселе - бул чыгымдар. Мындай процесстерди колдонуу глобалдык деңгээлде каралышы керек. Дүйнө жүзү боюнча азыраак өнүккөн айыл аймактары бар жана башка аймактарга барууга тузсуздандыруучу заводдорду өнүктүрүү үчүн ресурстары жок болушу мүмкүн.

Мындай кыйынчылыкка каршы туруу үчүн Кытайдын Нанкин университетинен Цзя Чжу жана кесиптештери күн сыяктуу энергиянын альтернативдүү булактарынын үстүндө иштешти. Бирок күндүн түздөн-түз тийүүсүнө көз каранды. Изилдөөлөр күндүн нурунан энергиянын көлөмүн көбөйтүү үчүн сиңүүчү материалдарды колдонууну карап жатат. Мүмкүн болгон чечим - күн нурунун 96 пайыздан ашыгын сиңирген алюминий дисктерин колдонуу - анын 90 пайызы суу буусун түзүүдө колдонулат. Ичүү нормалары да ушундай жол менен аткарылат. Ишке ашырылса, алюминий арзан материал болуп саналат жана тузсуздандыруучу заводдор менен бирдей ылдамдыкта суу чыгара алат. Бирок, буулангандан кийин таза дистилденген суудан улам, магний жана кальций сыяктуу минералдардын жоктугу кесепети болуп саналат. Ошентип, бул убактылуу чечим катары кызмат кылат, бирок узак мөөнөттүү келечекте колдонулбашы керек.