Пресная вода в отдаленных регионах: как новое устройство меняет правила игры

Исследователи из Университета Ватерлоо представили инновационное устройство для производства пресной воды из морской. Это энергоэффективное устройство использует преимущественно солнечную энергию, превращая процесс испарения в доступный и экологичный способ получения питьевой воды. Такая технология имеет огромное значение, особенно для прибрежных и островных регионов, где доступ к пресной воде ограничен и зависит от методов опреснения.

Проблема нехватки пресной воды становится всё более актуальной, учитывая быстрый рост населения и глобальное увеличение потребления воды. По данным Доклада ООН о развитии водных ресурсов в мире за 2024 год, около 2,2 миллиарда человек не имеют доступа к чистой питьевой воде.

Это создаёт острую необходимость в инновационных и устойчивых методах производства пресной воды, способных обеспечить базовые потребности человечества.

Традиционные методы опреснения, такие как перекачка морской воды через мембраны для отделения соли, хоть и используются широко, но имеют ряд существенных недостатков. Они являются крайне энергоёмкими и сталкиваются с проблемой накопления соли на мембранах.

Это приводит к снижению эффективности и требует частого технического обслуживания, что делает такие системы не всегда устойчивыми в долгосрочной перспективе. Из-за этого многие регионы испытывают сложности в обеспечении непрерывного доступа к пресной воде.

Исследователи из Ватерлоо подошли к решению этой проблемы, черпая вдохновение в природе. Они создали устройство, которое имитирует естественный круговорот воды, аналогичный тому, как деревья переносят воду от корней к листьям. Эта технология позволяет осуществлять непрерывное опреснение воды без частого технического обслуживания, делая процесс более стабильным и эффективным.

"Наше вдохновение исходит из наблюдений за тем, как природа поддерживает себя и как вода испаряется и конденсируется в окружающей среде," — объясняет Майкл Тэм, профессор химической инженерии Университета Ватерлоо. "Мы создали систему, которая заставляет воду испаряться, переносит её на поверхность и конденсирует в замкнутом цикле, эффективно предотвращая накопление соли".

Основой устройства является никелевая пена, покрытая проводящим полимером и термореактивными частицами пыльцы. Этот материал способен поглощать солнечный свет во всём спектре солнечного излучения и преобразовывать солнечную энергию в тепло. В процессе работы тонкий слой солёной воды нагревается на полимере и поднимается вверх, подобно тому, как вода поднимается по капиллярам в деревьях.

Уникальная конструкция устройства позволяет удалять оставшуюся соль, предотвращая её накопление. Соль перемещается в нижний слой устройства, подобно системе обратной промывки в бассейне. Это обеспечивает непрерывную работу без засорения, которое обычно ограничивает эффективность традиционных систем опреснения.

Особенностью новой технологии является её эффективность. Устройство способно преобразовывать около 93% солнечной энергии в тепло, что в пять раз лучше, чем у современных систем опреснения воды. Кроме того, оно может производить около 20 литров пресной воды на каждый квадратный метр. Это количество соответствует ежедневным рекомендациям Всемирной организации здравоохранения для элементарных нужд одного человека, включая питьё и гигиену.

Доктор Юнинг Ли, профессор химической инженерии Университета Ватерлоо, также участвовал в проекте, помогая генерировать солнечную энергию для устройства. Он использовал солнечный тестер для измерения световыделяющих свойств, что позволило оптимизировать эффективность новой системы.

"Новое устройство не только эффективно, но и портативно," — отметил Ли. "Это делает его идеальным для использования в отдалённых регионах, где доступ к пресной воде ограничен. Технология предлагает устойчивое решение надвигающегося водного кризиса".

В дальнейших планах исследователей создание прототипа устройства, который будет протестирован в условиях моря, чтобы оценить его работоспособность в большем масштабе. Если испытания окажутся успешными, технология может обеспечить устойчивое снабжение пресной водой прибрежных сообществ и способствовать достижению ряда целей устойчивого развития ООН, включая обеспечение чистой водой и санитарией, а также борьбу с изменением климата.

Таким образом, это инновационное устройство представляет собой значительный шаг вперёд в области опреснения воды. Используя природные процессы и солнечную энергию, оно предлагает более устойчивое и эффективное решение, способное изменить жизнь миллионов людей по всему миру.

Уточнения

Опресне́ние воды — удаление из воды растворённых в ней солей с целью сделать её пригодной для питья или для выполнения определённых технических задач.