Десалинизација: Олеснување на товарот на жедта

Од 1900-тите па наваму, околу 11 милиони луѓе загинаа како резултат на широко распространетите ефекти на сушата. Сушата - период на помала од просечната количина на врнежи во еден регион - е се поголем глобален проблем. Последиците вклучуваат намалување на нивото на слатката вода, глад и болести.

Значењето на бигорот на глобално ниво

За да се одржи растечката популација, истражувањето е насочено кон развивање решение за овие прашања. Дупчењето на подземните води и рециклирањето на отпадните води се примери за привремени решенија. Меѓу овие решенија е и бигорот. Десалинизацијата е процес на принудување на солена вода низ мембраната со обратна осмоза, одвојувајќи ја слатката вода од нечистотии. Иако се користи во места како Израел и Калифорнија, бигорот допрва треба да се користи од остатокот од светот поради неговата репутација за огромна потрошувачка на енергија.

Пристап за намалување на трошоците е замена на примарниот материјал што се користи во конструктивната мембрана со релативно евтин материјал наречен полиамид. За жал, оваа замена доаѓа со друга цена. Познато е дека хлорот е хемикалија присутна во прочистувањето на водата за да ги уништи бактериите, но контактот со полиамид ја разградува мембраната. За да се избегне дегенерација, екстракцијата на хлор станува дополнителен чекор во процесот на бигор. Меѓутоа, кога нема хлор, може да се појават микроби и да го попречат протокот на вода.

Можно решение е да се замени полиамид со графен оксид. Соединението графен има структура слична на саќето. Се предвидува дека овој материјал ќе биде попропустлив за вода и затоа ќе го намали притисокот потребен за да се диктира протокот на вода.

Научниците за материјали од МИТ, Џеф Гросман, Шреја Дејв и колегите, го користат ова соединение во своето истражување. Графенските снегулки, кои се соголени од парчиња графит, се ставаат во вода. Течноста потоа се вшмукува преку вакуумска филтрација, оставајќи листови како остатоци. Остатоците се ставаат заедно за да се создадат парчиња со поврзување на атоми на јаглерод и кислород. Оваа фузија е изменета за да се направат простори меѓу снегулките доволно големи за да се дозволи проток на молекулите на водата, а истовремено да се попречува солта и другите нечистотии. Докажано е дека молекулите на водата полесно се движат низ графитната мембрана отколку полиамидот. Исто така, се заклучува дека овој материјал може дополнително да ги намали потребите за енергија поради помалата отпорност на молекулите на водата, иако оваа хипотеза допрва треба да се тестира. Дополнително, цената на графен оксидот не е многу различна од цената на полиамидот.

Примена на бигор во Израел

Пред неколку години, Израел беше откриен дека се соочува со тежок проблем со сушата - најлошата во последните 900 години. За да се бори против посувите земји, Израел ја истражуваше националната кампања за да обезбеди зачувување на водата. Во 2007 година почнаа да се користат тоалети со слаб проток и туш кабини, а водата од системите за одводнување се рециклира за наводнување. Сепак, најголемото подобрување дојде по спроведувањето на постројките за бигор. Како пример, фабриката за бигор Сорек започна со работа во октомври 2013 година. Се наоѓа на десет милји јужно од Тел Авив и е најголемиот капацитет за бигор со обратна осмоза во светот.

Следејќи го протокот на вода под притисок, чест проблем во процесот на бигор е трошокот за чистење на блокираните пори од молекулите оставени зад себе. Едо Бар-Зеев и неговите колеги од израелскиот Закерберг Институт за истражување на вода, имаа извонредно откритие за подобрување на одвојувањето помеѓу водата и загадувачите. Тие донесоа во употреба порозен камен од лава со кој се спречуваат микроорганизмите да имаат контакт со мембраните. Оваа технологија ги подобри перформансите на постројките за бигор. Сега, 55 отсто од домашната вода ги следи своите извори од постројките за бигор.

Алуминиумски дискови - снабдување со земјите во развој

Понатамошните истражувања се свртуваат кон алтернативни материјали како јаглеродни наноцевки како мембрана. Основното прашање за интегрирање на таквите наоди е цената. Примената на таквите процеси мора да се разгледа на глобално ниво. Постојат рурални области ширум светот кои се помалку развиени и можеби немаат ресурси за развој на постројки за бигор за да се грижат за други области.

За да се спротивстави на таквиот предизвик, Џиа Жу од Универзитетот Нанџинг во Кина и неговите колеги работеа на алтернативни извори на енергија, како што е сонцето. Сепак, зависноста од директен контакт само од сонцето е ограничувачка. Истражувањата се занимаваат со употреба на материјали што се апсорбираат за да се зголеми количината на енергија од сончевата светлина. Можно решение е употребата на алуминиумски дискови кои апсорбираат повеќе од 96 проценти од сончевата светлина - од кои 90 проценти се користат за формирање на водена пареа. Стандардите за пиење исто така се исполнети на овој начин. Доколку се имплементира, алуминиумот е материјал со ниска цена и може да произведува вода со иста брзина како и постројките за бигор. Меѓутоа, поради чистата дестилирана вода по испарувањето, последица е отсуството на минерали како магнезиум и калциум. Така, ова служи како привремено решение, но не треба да се користи на долг рок.