«Волшебный чемодан» Массачусетского технологического института может опреснять морскую воду одним щелчком мыши

Ambiente, Технология

«Портфель» весом менее 10 кг — грозный инструмент для опреснения воды с очень низким энергопотреблением. Это может произвести революцию в отрасли.

Исследователи Массачусетского технологического института разработали легкое опреснительное устройство весом менее 10 кг, способное удалять частицы и соли для получения питьевой воды из морской воды.

Устройство размером с чемодан требует меньше энергии для работы, чем зарядное устройство для мобильного телефона. Он может безопасно питаться от небольшой портативной солнечной панели и производить питьевую воду, качество которой превышает стандарты ВОЗ. Еще не в восторге? Он также чрезвычайно интуитивно понятен: он работает всего одной кнопкой.

Как работает «волшебный чемодан» Массачусетского технологического института

В отличие от других портативных опреснительных установок (которые требуют прохождения воды через фильтры и процессы обратного осмоса), эта установка от Массачусетского технологического института использует электрическую энергию для удаления частиц из питьевой воды. Это означает отсутствие фильтров – фактор, который значительно снижает требования к долгосрочному техническому обслуживанию.

Характеристики этого устройства (разработанные за 10 лет работы) делают его подходящим для отдаленных районов: небольшие поселения на островах, персонал на борту торговых судов, пострадавшие от стихийных бедствий могут получить пресную воду гораздо проще.

«Это кульминация долгого пути, пройденного мной и моей группой», — говорит старший автор исследования, опубликованного в журнале Science.Я связываю это с вами здесь). Называется Чон Юн Хани является профессором электротехники и вычислительной техники в Массачусетском технологическом институте. 

«Мы годами работали над физикой отдельных процессов опреснения, но объединить все эти достижения в одной коробке, построить систему и увидеть, как она работает с реальной морской водой, было действительно значимым и полезным опытом».

Морская вода в питьевую воду
Портативное устройство не требует сменных фильтров, что значительно снижает потребность в долгосрочном обслуживании. (фото: М. Скотт Брауэр)

Фильтровать и опреснять морскую воду… без фильтров

Для пропускания морской воды через фильтры в имеющихся в продаже портативных опреснителях требуются насосы высокого давления, миниатюризировать которые сложно без ущерба для энергоэффективности.

«Чемодан» Массачусетского технологического института основан на другой методике, называемой поляризация концентрации ионов (ICP) и задуман группой Хана более 10 лет назад. Вместо фильтрации воды процесс ICP применяет электрическое поле к мембранам, расположенным над и под текущей морской водой. Мембраны отталкивают положительно или отрицательно заряженные частицы, включая молекулы солей, бактерии и вирусы, при их движении. Заряженные частицы направляются во второй поток воды, который в конечном итоге сбрасывается.

В процессе удаляются растворенные и взвешенные твердые вещества, позволяя чистой воде проходить через канал. А поскольку для системы ICP требуется только насос низкого давления, она потребляет меньше энергии, чем другие методы.

Для дальнейшего улучшения опреснениеЗатем система MIT также включает второй процесс, известный как электродиализ, для удаления всех мелких частиц. Для полноты картины обязательное приложение для смартфона, которое управляет устройством по беспроводной сети и сообщает в режиме реального времени данные о потреблении энергии и солености воды.

Испытания на пляже

После проведения лабораторных экспериментов с использованием воды с разной степенью солености и мутности исследователи Массачусетского технологического института провели полевые испытания устройства в Карсон-Бич, недалеко от Бостона. Подайте трубку прямо в морскую воду, нажмите кнопку и вперед. Менее чем за 30 минут устройство наполнило пластиковый стакан чистой питьевой водой.

«Успех с первой попытки. Грозный. Как будто все эти небольшие успехи, которых мы добились на этом пути, взорвались вместе», — говорит Хан.

Как уже упоминалось, питьевая вода, полученная из морской воды, превосходит стандарты качества Всемирной организации здравоохранения. Ему требуется всего 20 Вт мощности на литр произведенной опресненной воды, а производительность составляет 0,3 литра в час. Теперь задача (как и во всех технологиях опреснения), я думаю, состоит в том, чтобы сделать это быстрее.

Как только это будет сделано, «волшебный чемодан» будет служить для опреснения морской воды, а также для быстрого обнаружения загрязнителей в воде, которую уже пьют. Есть еще над чем поработать, но дорога всегда верная, а энтузиазм зашкаливает.

Мир жаждет будущего.