Во всем мире около 850 миллионов человек не имеют доступа к чистой питьевой воде. Загрязненная вода передает огромное разнообразие заболеваний, включая холеру, дизентерию и брюшной тиф, что приводит к гибели более полумиллиона человек в год.
Исследователи из Университета в Буффало разработали солнечный водоочиститель, который, как они надеются, сможет дезинфицировать воду быстрее, дешевле и эффективнее, чем другие модели.
«Солнечная энергия в основном бесплатна», - говорит Цяоцян Ган, профессор инженерных наук, который руководил исследованиями. «В некоторых странах в тропических районах им не хватает ресурсов, но у них есть изобилие солнечной энергии».
Дизайн более или менее похож на маленькую палатку с рамой. Черная бумага с карбоновым покрытием обернута поверх треугольной формы и установлена на поверхности воды. Края бумаги тянутся в воде, впитывая ее, как губка. Это модернизация древней технологии солнечного столба, которая использует солнечную энергию для испарения воды и оставления загрязняющих веществ. Водяной пар затем охлаждается, конденсируется и может быть собран. Команда Гана улучшила дизайн солнечного фотоэлемента, сделав его более эффективным, придав ему наклонную форму - это сохраняет бумагу прохладной, поскольку свет падает на нее наклонно, а не прямо. Поскольку бумага остается ниже температуры окружающей среды, она извлекает тепло из окружающей среды, что компенсирует потерю солнечной энергии в процессе испарения.
Устройство может испарять около 2, 2 литра воды в час на каждый квадратный метр бумаги, пораженной солнцем. По словам Гана, это более эффективно, чем у других очистителей воды на солнечной энергии.
Исследование было описано в статье, опубликованной ранее в этом месяце в журнале Advanced Science . Работа, финансируемая Национальным научным фондом, представляла собой сотрудничество между Университетом в Буффало, Университетом Висконсин-Мэдисон и Университетом Фудан в Китае. Первыми авторами на бумаге были Haomin Song и Youhai Liu.
Исследователи Qiaoqiang Gan, Zongmin Bei и Haomin Song были среди авторов нового исследования. Трое инженеров и их коллеги работают над тем, чтобы сделать солнечную батарею тем, кто нуждается в ней, в своем запуске Sunny Clean Water. (Дуглас Левере / Университет в Буффало) Ган и его коллеги создали компанию для коммерциализации технологии. Их прототип может конденсироваться и собирать от 10 до 20 литров каждый день в условиях полного солнца, говорит Ган. Поскольку среднестатистической взрослой женщине требуется около 2, 7 литра жидкости в день, а среднестатистическому мужчине - около 3, 7 литра, из которых около 80 процентов приходится на напитки, теоретически все равно можно обеспечить достаточное количество ежедневной питьевой воды для семьи. По оценкам Гана, это будет стоить около 200 долларов и будет доступно в течение года или около того.
Ган надеется, что устройство будет дешевле, чем аналогичные технологии, разработанные в последние годы, многие из которых полагаются на дорогие наноматериалы. Стэнфордские ученые создали крошечный фильтр для воды с использованием «нанофлаков» из молибдена, несколько компаний рассматривали возможность использования наноцеллюлозы для очистки воды, в то время как нанофильтр танзанийского инженера получил африканскую премию за инновации от Королевской академии инженерии Великобритании. С другой стороны, солнечная батарея все еще использует недорогую и широко доступную копировальную бумагу.
Устройство может быть использовано на любой поверхности воды - озере, пруду, впадине, даже океане. Но как это будет работать, будет зависеть от настроек.
«Основная проблема заключается в том, что разные люди в разных областях имеют местные потребности», - говорит Ган, который только что вернулся из поездки по сбору фактов в Аргентину. «Особенно, если качество исходной воды сильно отличается».
Например, если в океане используется вода, соль в конечном итоге накапливается на поверхности. Эта и другие проблемы дизайна все еще решаются.
По словам Гана, они могут удалить почти 100 процентов бактерий, вирусов и органических соединений, таких как мышьяк. Он менее эффективен с некоторыми летучими химическими веществами, включая определенные пестициды, которые испаряются с водой, а не остаются позади.
«Похоже, у него есть серьезное обещание», - говорит Десмонд Лоулер, профессор-инженер из Техасского университета в Остине.
Лоулер говорит, что одним из основных факторов будет влажность окружающей среды, в которой используется стакан. В очень влажных условиях - вспомним Карибский бассейн после урагана - испарение воды намного сложнее. Команда должна принять это во внимание при проектировании систем для конкретных мест.
Хотя он не считает, что система может заменить более постоянные источники чистой воды, адвокат считает, что простота системы является многообещающей.
«Небольшая система, которая может создать питьевую воду для семьи», - говорит Лоулер. «Об этом очень интересно думать, особенно в чрезвычайных ситуациях».
