Σε παγκόσμιο επίπεδο, περίπου 850 εκατομμύρια άνθρωποι δεν έχουν πρόσβαση σε καθαρό πόσιμο νερό. Το μολυσμένο νερό μεταδίδει μια τεράστια ποικιλία ασθενειών, συμπεριλαμβανομένης της χολέρας, της δυσεντερίας και του τυφοειδούς, προκαλώντας πάνω από μισό εκατομμύριο θανάτους ετησίως.
Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο έχουν αναπτύξει έναν ηλιακό καθαριστή νερού που ελπίζουν ότι μπορεί να καθαρίσει το νερό πιο γρήγορα, οικονομικά και αποτελεσματικά από άλλα μοντέλα.
"Η ηλιακή ενέργεια είναι ουσιαστικά ελεύθερη", λέει ο Qiaoqiang Gan, καθηγητής μηχανικής που οδήγησε την έρευνα. "Σε ορισμένες χώρες σε τροπικές περιοχές, δεν διαθέτουν πόρους αλλά έχουν αφθονία ηλιακής ενέργειας".
Το σχέδιο μοιάζει περισσότερο ή λιγότερο με μια μικρή σκηνή πλαισίου Α. Το μαύρο χαρτί που έχει απορροφηθεί με άνθρακα είναι επικαλυμμένο σε τριγωνική μορφή και τοποθετείται πάνω από το νερό. Οι άκρες του ίχνους χαρτιού στο νερό, το μουσκεύει σαν σφουγγάρι. Πρόκειται για εκσυγχρονισμό της αρχαίας τεχνολογίας της ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία χρησιμοποιεί την ηλιακή ενέργεια για να εξατμίζει το νερό και να αφήνει τους ρύπους πίσω. Ο υδρατμός στη συνέχεια ψύχεται, συμπυκνώνεται και μπορεί να συλλεχθεί. Η ομάδα του Gan βελτίωσε το σχεδιασμό της ηλιακής ακτινοβολίας, καθιστώντας την πιο αποτελεσματική, δίνοντάς της ένα κεκλιμένο σχήμα - αυτό κρατά το χαρτί δροσερό, αφού το φως το χτυπά σε κλίση αντί απευθείας. Δεδομένου ότι το χαρτί παραμένει κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, αντλεί θερμότητα από το περιβάλλον του, γεγονός που καταλήγει στην απώλεια ηλιακής ενέργειας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ατμοποίησης.
Η συσκευή μπορεί να εξατμίζει περίπου 2, 2 λίτρα νερού ανά ώρα για κάθε τετραγωνικό μέτρο χαρτιού που έχει πληγεί από τον ήλιο. Αυτό είναι πιο αποτελεσματικό από τους άλλους ηλιακούς καθαριστές νερού, λέει ο Gan.
Η έρευνα περιγράφηκε σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε νωρίτερα αυτό το μήνα στο περιοδικό Advanced Science . Το έργο, που χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, ήταν μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου του Buffalo, του Πανεπιστημίου του Wisconsin-Madison και του Πανεπιστημίου Fudan στην Κίνα. Οι πρώτοι συγγραφείς στο χαρτί ήταν Haoman Song και Youhai Liu.
Οι ερευνητές Qiaoqiang Gan, Zongmin Bei και Haomin Song ήταν μεταξύ των συγγραφέων της νέας μελέτης. Οι τρεις μηχανικοί και οι συνεργάτες τους εργάζονται για να φέρουν το ηλιακό ακόμα σε εκείνους που το χρειάζονται με την εκκίνηση, το Sunny Clean Water. (Douglas Levere / Πανεπιστήμιο στο Buffalo) Ο Gan και οι συνεργάτες του δημιούργησαν μια εταιρεία για να εμπορευματοποιήσει την τεχνολογία. Το πρωτότυπο τους μπορεί να συμπυκνώνει και να συλλέγει μεταξύ 10 και 20 λίτρα κάθε μέρα σε συνθήκες ηλιακής ακτινοβολίας, λέει ο Gan. Καθώς η μέση ενήλικη γυναίκα χρειάζεται περίπου 2, 7 λίτρα υγρού ημερησίως και ο μέσος άνθρωπος χρειάζεται περίπου 3, 7, περίπου 80 τοις εκατό των οποίων προέρχεται από ποτά, θα μπορούσε ακόμα να προσφέρει θεωρητικά αρκετό καθημερινό πόσιμο νερό για μια οικογένεια. Ο Gan εκτιμά ότι θα κοστίσει περίπου $ 200 και θα είναι διαθέσιμο μέσα σε περίπου ένα χρόνο.
Ο Gan ελπίζει ότι η συσκευή θα είναι φθηνότερη από ό, τι παρόμοιες τεχνολογίες που αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια, πολλά από τα οποία βασίζονται σε ακριβά νανοϋλικά. Οι επιστήμονες του Stanford δημιούργησαν ένα μικροσκοπικό φίλτρο νερού με τη χρήση «νανοφλάδων» μολυβδαινίου, αρκετές εταιρείες εξέτασαν τη χρήση νανοκυτταρίνης για επεξεργασία νερού, ενώ ένα nanofilter μηχανικού της Τανζανίας κέρδισε το βραβείο αφρικανικής καινοτομίας από την Royal Academy of Engineering. Σε αντίθεση, το ηλιακό εξακολουθεί να χρησιμοποιεί φθηνό και ευρέως διαθέσιμο χαρτί άνθρακα.
Η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε επιφάνεια νερού - μια λίμνη, μια λίμνη, μια γούρνα, ακόμα και τον ωκεανό. Αλλά πώς λειτουργεί θα εξαρτηθεί από τη ρύθμιση.
"Η μεγάλη πρόκληση είναι οι διαφορετικοί άνθρωποι σε διαφορετικές περιοχές να έχουν τοπικές ανάγκες", λέει ο Gan, ο οποίος μόλις επέστρεψε από ένα ταξίδι συγκέντρωσης στοιχείων στην Αργεντινή. "Ειδικά αν η ποιότητα της πηγής νερού είναι πολύ διαφορετική."
Για παράδειγμα, αν το σκεύος χρησιμοποιείται στον ωκεανό, το αλάτι τελικά θα συσσωρευτεί στην επιφάνεια. Αυτή η και άλλες προκλήσεις στο σχεδιασμό εξακολουθούν να αποτελούν αντικείμενο επεξεργασίας.
Το ακόμα μπορεί να απομακρύνει σχεδόν το 100% των βακτηρίων, των ιών και των οργανικών ενώσεων όπως το αρσενικό, λέει ο Gan. Κάνει λιγότερο καλά με ορισμένα πτητικά χημικά, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων φυτοφαρμάκων, τα οποία εξατμίζονται με το νερό και όχι μείνει πίσω.
"Φαίνεται ότι έχει κάποια σοβαρή υπόσχεση σε αυτό", λέει ο Desmond Lawler, καθηγητής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Texas στο Austin, του συστήματος.
Ο Lawler λέει ότι μια σημαντική πτυχή θα είναι η υγρασία του περιβάλλοντος όπου χρησιμοποιείται ακόμα. Σε πολύ υγρές συνθήκες - σκεφτείτε την Καραϊβική μετά από έναν τυφώνα - είναι πολύ πιο δύσκολο να εξατμιστεί το νερό. Η ομάδα θα πρέπει να λάβει αυτό υπόψη κατά το σχεδιασμό συστημάτων για συγκεκριμένες τοποθεσίες.
Αν και δεν φαντάζεται ότι το σύστημα αντικαθιστά πιο μόνιμες πηγές καθαρού νερού, ο δικηγόρος λέει ότι βρίσκει την απλότητα του συστήματος ελπιδοφόρα.
"Ένα σύστημα μικρής κλίμακας που θα μπορούσε να δημιουργήσει πόσιμο νερό για μια οικογένεια", λέει ο Lawler. "Είναι πολύ συναρπαστικό να σκεφτόμαστε, ειδικά για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης."
