Puhtaan juomaveden saantia on aina pidetty perusihmisoikeutena monilla alueilla, mutta tilanne monissa osissa maailmaa on hyvin erilainen. Kolmas maailma on kamppaillut puhtaan juomaveden saamiseksi. Uusi laserpohjainen alumiinijärjestelmä voi auttaa kehitysmaita tarjoamaan puhdasta vettä ja pelastamaan ihmishenkiä.
Tutkimusryhmä, jota johtaa Subhash Singh Optiikan instituutista Rochesterin yliopistossa New Yorkissa, uskoo, että aurinkopohjainen vedenpuhdistus voi olla avain kestävän puhtaan veden tarjoamiseen nopeasti kasvavalle maailman väestölle. Tutkimuksen tulokset julkaistiin Nature Sustainability -lehdessä.
Maailman terveysjärjestö on listannut ultraviolettisäteilyn läpinäkyvien pullojen steriloimiseksi auringossa ja läpinäkymättömien astioiden lämpösterilointiin menetelminä veden puhdistamiseksi tietyn ajan kuluessa. Markkinoilla on myös monia järjestelmiä, jotka käyttävät auringonvaloa veden puhdistamiseen. Mutta näillä järjestelmillä on ilmeisiä puutteita: skaalautuvuusongelmat. Järjestelmä, joka voi desinfioida pienen ihmisryhmän tai perheen, ei ehkä ole kovin hyödyllinen desinfioiden koko kaupunkia tai kylää. Yhdessä veden desinfiointijärjestelmän kustannusten kanssa yksi yhdeksästä ihmisestä (noin 785 miljoonaa ihmistä) ei saa puhdasta vettä. Heistä miljoona ihmistä kuolee vuosittain puhtaan veden puutteen vuoksi.
Tutkimusryhmä löysi useita ongelmia nykyisessä vedenpuhdistusjärjestelmässä, erityisesti aurinkoenergialla toimivan rajapinnan haihtumisen. Näitä ovat muun muassa kyvyttömyys hallita rajapinnan höyrystimen auringon seurantarajaa, mikä tarkoittaa, että kun auringon kulma muuttuu, optinen pitoisuus pienenee, mikä johtaa desinfiointikyvyn heikkenemiseen. Toinen ongelma on estovaikutus, joka vähentää voimakkaasti laitteiden tehokkuutta.
Koska nykyinen aurinkosterilointijärjestelmä käyttää GG: tä, alhaalta ylöspäin&lämmitysjärjestelmässä suurin osa tuotetusta energiasta menetetään veden ja ilman haihtumisen seurauksena. Jotkut järjestelmät ratkaisevat tämän hyötysuhdeongelman ottamalla aurinkoenergian tuottamisjärjestelmän käyttöön ilman ja veden rajapinnassa. Koska tämä pinta kelluu vedessä, sitä ei voida sijoittaa tarkasti kohti tulevaa valoa, ja tukkeutumisongelmaa pahentaa kosketus ydinveden kanssa.
Lisäksi on erittäin tärkeä ongelma: nykyiset aurinkopuhdistimet voivat poistaa vain biologisen pilaantumisen. On myös paljon muita epäpuhtauksia, erityisesti raskasmetalleja, joita ei ole käsitelty.
Tiimi ehdotti veden puhdistamiseen aurinkoenergialla pinnan, jolla on erittäin veden imeytyminen ja erittäin valon imeytyminen. Tämä erittäin veden imeytymistä ja erittäin valoa absorboiva pinta koostuu alumiinista, joka on helppo saada ja edullinen.
Perinteisellä käsittelemättömällä alumiinilla ei kuitenkaan ole veden imeytymiseen tarvittavia huokoisia ominaisuuksia. Lisäksi sen pinta on heijastava, joten se ei absorboi valoa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkimusryhmä laseroi alumiinia femtosekunnin laserpulsseilla. Tällä laserkäsittelyllä syntyvä huokoinen pinta antaa veden juosta tasaisella nopeudella noin 2 millimetriä sekunnissa painovoiman vaikutuksesta. Tämä tarkoittaa, että vettä voidaan kuljettaa auringon imeytymispinnalle desinfiointia varten.
Siksi tämä huokoinen pinta voidaan asentaa kelluvalle alustalle mihin tahansa kulmaan aurinkosäteiden esiintyvyyden lisäämiseksi. Tämä tarkoittaa myös, että tämä paneeli on kytketty auringon seurantajärjestelmään seuraamaan auringon&# 39: n liikerataa ja pitämään desinfiointitason parhaassa kunnossa.
Tutkijat keskittyivät myös tämän huokoisen pinnan muotoon ja siihen, kuinka se kuljettaa lämpöä veden läpi. He havaitsivat, että U-muotoinen pinta voi minimoida kosketuksen veden pintaan, mikä tekee siitä nykyisin energiatehokkaimman mallin. Toistaiseksi tiimin kirjaama haihtumisnopeus ylittää jopa ihanteellisen laitteen 100% tehokkaassa toimintatilassa.
Tutkimusryhmä testasi paitsi biologisesti saastunutta vettä myös muiden epäpuhtauksien, kuten metallien, kotitalous- ja maatalousjätteiden, saastuttaman veden. Heidän tutkimuksensa mukaan veden tiheys laski 4-5 suuruusluokkaa. Täytä WHO: n turvallisen juomaveden standardi.