Novi solarni destilator ima skoro savršenu učinkovitost u pročišćavanju vode
Solarni destilatori
Pristup pitkoj vodi jedan je od glavnih svjetskih problema, ali grupa istraživača sa Sveučilišta Buffalo osmislila je novi pristup staroj tehnologiji koja koristi sunčevu energiju za pročišćavanje vode. Pod vodstvom izvanrednog profesora električnog inženjerstva Qiaoqiang Gana, napravljen je uređaj koji koristi crni, ugljikom namočeni papir za proizvodnju pitke vode, koji prema tvrdnjama istraživača ima gotovo savršenu učinkovitost.
Solarni destilatori se koriste već tisućama godina, s primjerima korištenja čak i u vremenu Aristotela. Često su dio opreme za preživljavanje, posebice u splavima za spašavanje, a brzom pretragom na Youtubeu može se pronaći iznenađujući broj video materijala o tome kako iskoristiti uobičajene djeliće otpadaka na plaži za pravljenje uređaja koji rade na solarnu energiju i pretvaraju morsku ili onečišćenu vodu u nešto pitkije.
Takvi destilatori rade na principu isparavanja. Ako se posuda s vodom ostavi na otvorenom, molekule od kojih je voda sačinjena će s vremenom primiti dovoljno energije iz okoline za prelazak iz tekućeg u plinovito stanje i počet će isparavati. Zagrijavanjem vode proces se ubrzava.
U solarnom destilatoru, morska voda, onečišćena voda ili čak zeleni listovi postavljaju se unutar transparentnog plastičnog spremnika koji može biti jednostavan poput polietilenske vrećice i zatim se ostavljaju se na sunčevoj svjetlosti. Sunce zagrijava zrak unutar panela što potiče isparavanje. Vodena se para podiže i dolazi u kontakt s hladnijom, tankom plastikom i kondenzira se u tekućinu. Kapljice se zatim slijevaju niz plastiku i skupljaju u spremnike iz kojih se izlijevaju ili isisavaju slamkom. Problem procesa je njegova niska učinkovitost, iako se ovim procesom doslovno mogu spašavati životi.
„Uobičajeno pri korištenju solarne energije za isparavanje vode dolazi do gubitka dijela energije budući da dolazi do ispuštanja topline u okolinu“, rekao je Qiaoqiang Gan sa Sveučilišta Buffalo. „Ovo čini proces manje od 100 % učinkovitim. Naš sustav ima način za preuzimanje topline iz okoline, što nam pruža mogućnost ostvarivanja skoro savršene učinkovitosti.“
Novi Buffalo solarni destilator, koji financira američka Nacionalna zaklada za znanost (NSF), predstavlja iznenađujući napredak u odnosu na prethodne uređaje. Prije je teorijska gornja granica bila 1,68 litara (56,8 oz) po satu po kvadratnom metru, ali nova tehnologija ostvaruje 2,2 litre (74,4 oz).
„Kada razgovarate s državnim službenicima ili neprofitnim organizacijama koje rade na područjima pogođenim nepogodama, oni žele znati koliko se vode može proizvesti u jednom danu? Mi imamo strategiju za povećanje dnevne učinkovitosti“, rekao je član tima Haomin Song. „Procjenjujemo da se korištenjem solarnog destilatora veličine mini frižidera svakodnevno može proizvesti 10 do 20 litara čiste vode.“
Buffalo destilator koristi crnu traku papira namočenog ugljikom, oblika naopakog slova „V“. Donji krajevi trake nalaze se u vodi i tako se traka moči poput maramice. Kako sunčeva svjetlost dospijeva na traku, ona se zagrijava i time se potiče isparavanje / Foto: Sveučilište Buffalo - Youhai Liu
Kao što smo već naveli, ovaj destilator koristi crnu traku papira namočenog ugljikom, oblika naopakog slova „V“. Donji krajevi trake nalaze se u vodi i tako se traka moči poput maramice. Kako sunčeva svjetlost dospijeva na traku, ona se zagrijava i time se potiče isparavanje. U isto vrijeme, nagib trake sprječava direktno dospijevanje sunčeve svjetlosti na površinu trake čime se ona previše ne zagrijava. Rezultat je da voda iz trake brzo isparava zbog čega se traka hladi na temperaturu ispod temperature okolnog zraka čime se u sustav dovodi dodatna energija. Na taj se način povećava učinkovitost ciklusa isparavanja i tako se proizvodi više vodene pare koja se može skupiti.
Koncept nije nov, ali ono u čemu Buffalo destilator ima prednost je izbjegavanje skupih materijala koji su korišteni u prethodnim verzijama.
„Većina grupa koje rade na tehnologijama solarnog isparavanja pokušavaju razviti napredne materijale poput metalnih plazmonskih nanomaterijala i nanomaterijala na bazi ugljika“, rekao je Gan. „Mi smo se usredotočili na korištenje ekstremno jeftinih materijala i svejedno smo uspjeli ostvariti rekordan učinak.“
„Još važnije, ovo je jedini primjerak koji poznajem u kojem je termalna efikasnost procesa solarnog isparavanja 100 % kada se uzme u obzir unos solarne energije. Razvojem jedinstvene tehnologije gdje je para ispod temperature okoline napravili smo nove mogućnosti istraživanja za otkrivanje alternativa za proizvodnju visokotemperaturne pare.“
Tim je pokrenuo startup pod nazivom Sunny Clean Water zbog komercijalizacije tehnologije i koriste potporu NSF Small Business Innovation Research programa za proizvodnju prototipa pročišćavača vode koji se koristi energijom sunca.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Advanced Science.
- Žarko Šaravanja / Ekovjesnik