تولید آب شیرین با فناوری خورشیدی

پژوهشگران "دانشگاه تگزاس در آستین"(University of Texas in Austin) ایالات متحده آمریکا دستگاه‌های تصفیه آب خورشیدی مخزن مانندی توسعه داده‌اند که از خورشید برای تبخیر آب آلوده یا نمک استفاده می‌کنند و سپس بخار آب را به آب آشامیدنی سالم تبدیل می‌کنند.

به گزارش ایسنا، در حال حاضر محققان مواد جدیدی را ایجاد کرده‌اند که سرعت فرایند تبخیر را افزایش می‌دهد و این باعث می‌شود که یک دستگاه تصفیه آب خورشیدی بتواند تمام نیازهای یک خانواده برای آب آشامیدنی را تأمین کند. اگر این فناوری ارزان باشد، میلیون‌ها نفر از مردم فقیر می‌توانند آب آشامیدنی سالم مصرف کنند.

بر اساس گزارش صندوق کودکان ملل متحد (United Nations emergency Children's Fund) یا یونیسف، امروزه 783 میلیون نفر، یا تقریبا یک فرد از 10 فرد در سراسر جهان به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند و حتی اگر فناوری‌های بسیاری برای تصفیه آب توسعه داده شده باشند اما افراد نمی‌توانند از آن استفاده کنند چرا که گران هستند.

طی این مطالعه "گوئیها یو"(Guihua Yu) دانشمند مواد دانشگاه تگزاس در آستین و دانشجویانش یک روش جدید را توسعه داده‌اند که قابلیت دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی را که سال گذشته توسعه داده‌اند بیشتر می‌کند.

روش آنها شامل ترکیب هیدروژل و مخلوط‌های پلیمری است که یک شبکه متخلخل و جذب آب 3 بعدی را تشکیل می‌دهند. یو و همکارانش یک اسفنج ژله‌ای متشکل از دو پلیمر را ایجاد کردند. یکی از پلیمرهای اتصال دهنده به آب "پلی وینیل الکل" (PVA) و دیگری که برای جذب نور است، "پلی پیرول" (PPy) نام دارد.

در داخل ژل، یک لایه از مولکول‌های آب بطور محکم به پلی وینیل الکل پیوند داده می‌شود و هر کدام تشکیل چندین اتصال شیمیایی به نام "پیوند هیدروژنی"(hydrogen bonds) را می‌دهند. اما با توجه به توانایی پیوند آنها با پلی وینیل الکل، مولکول‌های آب پیوندی تنها به طور آزادانه به دیگر مولکول‌های آب نزدیک می‌شوند و "آب متوسط" را ایجاد می‌کنند. از آنجا که مولکول‌های آب متوسط مولکول‌های کمتری را به اشتراک می‌گذارند، سریع‌تر تبخیر می‌شوند و پس از انجام آن کار، آنها بلافاصله جایگزین مولکول‌های آب آن دستگاه می‌شوند.

پیوند هیدروژنی بین اتم‌های هیدروژن و اتم‌هایی که الکترونگاتیوی بالایی دارند شکل می‌گیرد. این پیوندها می‌توانند بین ملکول‌های مختلف یا بین اتم‌های مختلف یک مولکول (درون مولکولی) ایجاد شوند. پیوند هیدروژنی (5-30 kj/mol) از پیوندهای یونی و کووالانس ضعیف‌تر است. این نوع پیوند شیمیایی در هر دو نوع مولکول‌های غیر آلی (مانند آب) و آلی (مانند DNA) دیده می‌شود.

سال گذشته یو و تیمش با استفاده از این فناوری توانستند دستگاهی توسعه دهند که 3.2 لیتر آب در ساعت تولید می‌کرد که اکنون طی این مطالعه پژوهشگران با اسفنج ژله‌ای توانستند قابلیت این دستگاه را بهبود بخشند به طوری که 3.6 لیتر آب در ساعت تولید می‌کند.