Опреснение морской воды. Ученые создали систему фильтрации на солнечной энергии, не образующую вредного рассола

Об этом пишет издание ScienceDaily .

Исследователи из Рочестерского университета разработали систему опреснения на солнечной энергии, которая не образует жидкого концентрированного рассола. Вместо этого соль и другие растворенные вещества остаются на специальной поверхности в твердом виде, после чего их можно собрать.

Технологию создала команда под руководством профессора оптики и физики Чунлея Го.

Как работает система

Основой устройства служит черный металл, поверхность которого была обработана фемтосекундным лазером. Такие лазерные импульсы длятся лишь квадриллионные доли секунды. Они создают на металле микроскопические структуры, благодаря которым поверхность эффективно поглощает солнечный свет и быстро перемещает воду.

Тонкий слой морской воды распределяется по активной части панели. Металл поглощает солнечное излучение, нагревает воду и запускает процесс её испарения. При этом соль не испаряется, а остаётся на поверхности.

Чтобы кристаллы соли не засоряли устройство, исследователи создали на металле специальные микроскопические канавки. Они направляют соль к краям панели — в так называемую пассивную область.

Для перемещения солей команда использовала принцип, известный как «эффект кофейного кольца». Когда капля кофе высыхает, растворенные частицы перемещаются к ее краям и образуют характерное кольцо. По схожему принципу система отводит соли от участка, где происходит испарение.

Устройство испытали на настоящей морской воде.

Исследователи проверили технологию на морской воде из Тихого, Атлантического и Индийского океанов.

Это важно, поскольку настоящая морская вода содержит не только хлорид натрия, но и магний, кальций и другие вещества. При испарении они могут образовывать твердые отложения, блокирующие поверхность.

Согласно результатам экспериментов, разработанная поверхность была способна к самоочищению, одновременно производя пресную воду. Накопление минералов не приводило к снижению эффективности опреснения.

Система также позволяла извлекать почти 100% растворенных солей в твердом виде. Это отличает ее от традиционных методов опреснения, в частности обратного осмоса и термической дистилляции, после которых остается концентрированный жидкий рассол.

Из соли можно получать литий.

Исследователи полагают, что твердые остатки можно не просто утилизировать, а использовать как источник ценных минералов. Особый интерес среди них представляет литий, применяемый в литий-ионных аккумуляторах для электромобилей, смартфонов и ноутбуков.

В рамках отдельного исследования команда модифицировала поверхность панелей, добавив в микроскопические канавки наночастицы на основе титаната водорода. Они способны избирательно отделять литий от других солей.

В ходе эксперимента с образцами из Большого Соленого озера исследователям удалось извлечь около 50% лития, содержавшегося в солях, оставшихся после опреснения.

Таким образом, в будущем одна установка потенциально сможет одновременно производить пресную воду и извлекать полезные минералы.

Впрочем, технология пока находится на ранней стадии. Исследователи продемонстрировали её работу на небольших экспериментальных устройствах. Следующим этапом должна стать проверка возможности масштабирования системы для практического использования.