Найден самый эффективный способ получения пресной воды

Учёные из США и Китая разработали новую систему получения питьевой воды из морской с помощью солнечной энергии. Новая система потенциально может стать эффективным и недорогим источником пресной воды — одна такая образует более 5,5 литров в час на каждый квадратный метр площади солнечной панели. Результаты разработки опубликованы в журнале Energy and Environmental Science.

Разработанная система более эффективна, чем предыдущие способы получения свежей питьевой воды из морской с помощью солнечной энергии. Всякий раз, когда пар конденсируется на поверхности, он выделяет тепло; в типичных конденсаторных системах это тепло просто теряется в окружающей среде. В новой системе специальные панели поглощают тепло, которое передаётся слою воды так, что он начинает испаряться, а затем пар конденсируется на следующей панели. Эта вода собирается, а тепло от конденсации пара передается следующему слою воды в многопанельном устройстве.

Добавление бóльшего количества слоев увеличивает эффективность такого производства питьевой воды, но каждый слой также увеличивает стоимость и объём системы. Команда определилась с 10-ступенчатой системой для своего проверенного устройства. Протестировали его на крыше здания. В итоге система поставляла воду чище городской питьевой воды. По словам одного из авторов исследования, — профессора машиностроения Массачусетского технологического института Эвелина Вана, — пресной воды таким способом произвели более чем в два раза больше, чем рекордное количество, ранее произведенное любой такой пассивной системой опреснения воды на солнечной энергии.

Теоретически, с бóльшим количеством этапов опреснения и дальнейшей оптимизацией процессов, эффективность таких систем может достичь 700 или 800 процентов, говорит Ленан Чжан, один из соавторов из Китая.

Также, по словам учёных, любая соль в устройстве, которая накапливается в течение дня, будет просто уноситься ночью через впитывающий материал обратно в морскую воду.

Их демонстрационная установка была построена в основном из недорогих легко доступных материалов. В большинстве других попыток создать пассивные системы солнечного опреснения требовались специализированные дорогие материалы, говорит Ван.

Ван считает, что ключевым вкладом команды является структура для понимания того, как оптимизировать такие многоступенчатые пассивные системы. Разработанные ими формулы, вероятно, могут быть применены к различным материалам и устройствам, что позволяет дополнительно оптимизировать системы различных масштабов.

Одной из возможных конфигураций могут быть плавающие панели на поверхности солёной воды — например, водохранилище. Они могут постоянно и пассивно доставлять пресную воду по трубам на берег, если солнце светит каждый день. Другие системы могут быть спроектированы для обслуживания одной семьи, используя большой неглубокий резервуар с морской водой. Исследователи считают, что такая система для потребностей семьи может быть построена примерно за 100 долларов

Авторы разработки планируют оптимизировать выбор материалов и конфигураций, а также проверить долговечность системы в реальных условиях и работать над дизайном своего устройства, чтобы он подходил для использования в быту.

Учёные надеятся смягчить дефицит воды в тех частях развивающегося мира, где не хватает надёжных источников электричества, но есть много морской воды и солнечного света.