Naučnici sa prestižnog američkog univerziteta Masačesuetski institut za tehnologiju (MIT) konstruisali su maleni uređaj veličine aktovke, a težine desetak kilograma, koji morsku vodu pretvara u pijaću jednostavnim pritiskom na dugme.
Kako tumače autori, ovoj spravi treba manje energije nego za punjenje mobilnog telefona, a može se pokretati baterijama ili malim, prenosnim solarnim panelima, koji se na internetu mogu kupiti za oko 50 američkih dolara.Uređaj proizvodi pijaću vodu što nadilazi standarde kvaliteta koje je propisala Svetska zdravstvena organizacija (WHO), prema kojima mora sadržati manje od 0,5 grama soli u litru. Koncentracije soli u morskoj i slanoj vodi kreću se od 2,5 do 45 grama po litru. On odstranjuje i druge krute sastojke, poput čestica mulja, bakterija, virusa i metala sa oko 30 NTU (jedinica zamućenja vode) na manje od 1 NTU. Na taj način se dobija ristalno čista voda, čak iz morske vode koja je talasima zamućena.
Praktičan za brojne svrhe
Tehnologija je upakovana u napravu dimenzija 42 × 33,5 × 19 centimetara, koja je jednostavna za korišćenje i pokreće se pritiskom na jednu dirku.Za razliku od drugih prenosnih jedinica za desalinizaciju koje zahtevaju da voda pod visokim pritiskom prolazi kroz filtere, ova koristi električnu energiju za uklanjanje čestica iz vode, što znači da ne iziskuje zamenu filtera i stalno održavanje.
Navedene prednosti trebalo bi da omoguće da se koristi u udaljenim područjima sa ograničenim resursima vode, kao što su zajednice na malim ostrvima ili brodovima. Takođe se može upotebiti za pomoć izbeglicama od prirodnih katastrofa ili vojnicima koji izvode dugotrajne vojne operacije.Prema podacima WHO, oko 785 miliona ljudi na svetu kuburi s pristupom pijaćoj vodi, a s klimatskim promenama će ih, veroatno,biti više.
Istraživački tim je, isto tako, osmislio aplikaciju za pametne telefone, koja može bežično kontrolisati uređaj i u stvarnom vremenu predstavljati podatke o potrošnji energije i salinitetu vode.
Mala potrošnja energije
MIT-jev prototip proizvodi pijaću vodu brzinom od 0,3 litra na sat i troši samo 20 Wh po litru. Ako se priključi na solarni panel, desalinizacija je praktično besplatna.Kako sprava radi?Komercijalno dostupnr prenosne naprave za desalinizaciju obično koriste pumpe s visokim pritiskom za potiskivanje vode kroz filtere, koje je vrlo teško umanjivati bez ugrožavanja energetske delotvornosti.
Prema naučnom radu objavljenom u časopisu Environmental Science&Technology, rečeni američki uređaj umesto toga koristi tehniku nazvanu polarizacija koncentracije jona (ICP), koju je tim iz Masačusetskog instituta za tehnologiju osmislio pre više od 10 godina. Namesto da filtrira vodu, proces ICP stvara električno polje iznad i ispod kanala kroz koji protiče gde su postavljene posebne membrane katjonske izmene. Membrana katjonske izmene je selektivna barijera koja odvaja odeljak anode s pozitivnim nabojem i katode s negativnim nabojem.
Uloga membrane je da bude selektivno propusna za pozitivno naelektrisane katjone, koji se kreću od pozitivno naelektrisane anode do negativno nabijene katode.Molekuli soli NaCl u vodi se razlažu na negativno naelektrisane jone, odnosno anjone hlora Cl– i pozitivno naelektrisane jone, odnosno katjone natrijuma Na+, pa ih membrane katjonske izmene usmeravaju prema kanalu za ispust.Na taj način u električnom polju se pomoću membrana katjonske izmene čestice s nabojem, bakterije i druge čvrste čestice se u električnom polju polarizuju i usmeravaju i koncentrišu u zaseban tok vode (plavi sloj dole) koji se na kraju ispušta, dok čista voda teče glavnim tokom (proziran sloj) i prikuplja se u skladište.
No, rečeni naučnici su uočili da ICP ne uspeva potpuno ukloniti sve soli koje prolaze sredinom kanala između membrana. Da bi se rešili preostalih soli, u spravu su uključili drugi proces desalinizacije vode – elektrodijalizu. Zato je upotribljeno mašinsko učenje za pronalaženje optimalne kombinacije ICP-ja i elektrodijalize. Rezultati su pokazali da je to dvostepeni ICP proces, s vodom koja teče kroz šest modula u prvom i kroz tri u drugom, nakon čega sledi proces elektrodijalize.Ova kombinacija smanjila je potrošnju energije i istovremeno osigurala samopročišćavanje uređaja.
„Ako neke naelektrisane čestice mogu ostati zarobljene na membrani za jonsku izmenu, mi samo preokrenemo polaritet električnog polja i one se mogu lako ukloniti”, rekao je Hangđo Jun, prvi autor istraživanja. Usavršavanje uređaja je u toku jer istraživači žele da unaprede tehnologiju da bude energetski delotvornija i jednostavnija za korišćenje.
(Indeks)
