Sistemul solar de desalinizare prin nanotehnologie dezvoltat de NEWT Center

Un nou sistem de desalinizare a fost dezvoltat, care combină tehnologia de distilare cu membrane și captarea luminii cu ajutorul principiilor nanofotonice.

Numită „nanophotonics-enabled solar membrane distillation technology" - tehnologie de distilare cu membrană solară pe principii nanofotonice, sau NESMD pe scurt, prezentarea provine de la  Center for Nanotechnology Enabled Water Treatment - Centrul pentru tratarea apei cu ajutorul nanotehnologiei, (NEWT) cu sediul la Universitatea Rice, Houston, TX.

Sistemul funcționează astfel încât apa caldă sărată curge pe o parte a unei membrane poroase, iar apa rece potabilă iese pe partea cealaltă.
Vaporii de apă trec în mod natural prin membrană de pe partea fierbinte pe partea rece și, deoarece apa de mare nu este nevoie să fie fiartă, necesarul energetic este mai mic decât prin distilarea tradițională, potrivit cercetătorilor.
Cu toate acestea, costul energiei este încă semnificativ, deoarece căldura se pierde continuu din partea fierbinte a membranei către cea rece.

"Spre deosebire de distilarea tradițională cu membrană, NESMD beneficiază de o creștere a eficienței odată cu mărimea", a declarat Naomi Halas, de la Rice, un autor corespondent al ziarului și liderul cercetării nanofotonice NEWT. "Este nevoie de o energie minimă de pompare pentru conversiunea optimă a distilatului și sunt mai multe moduri în care putem optimiza tehnologia pentru a o face mai productivă și mai eficientă".

În studiul PNAS, cercetătorii au făcut teste cu o cameră de ardere NESMD de mărimea a trei timbre poștale și doar câțiva milimetri grosime.
Membrana de distilare din camera de ardere a conținut un strat superior din nanoparticule de negru de fum, special conceput, infuzat într-un polimer poros. Nanoparticulele de captare a luminii au încălzit întreaga suprafață a membranei când au fost expuse la lumina soarelui. Un strat subțire de jumătate de milimetru de apă sărată a curs peste stratul de negru de fum, iar un curent rece de apă dulce a curs sub strat.

Qilin Li, omul de știință de la Rice și specialist în tratarea apei, a declarat că rata de producție a apei a crescut foarte mult prin concentrarea luminii solare: "Intensitatea a crescut cu 17,5 kilowați pe metru pătrat când s-a folosit o lentilă pentru a amplifica lumina soarelui de 25 de ori, iar producția de apă a crescut la aproximativ 6 litri pe metru pătrat pe oră."
Li a spus că echipa de cercetare NEWT a realizat deja un sistem mult mai mare, care conține un panou de aproximativ 70 cm pe 25 cm. În cele din urmă, a spus ea, NEWT speră să producă un sistem modular, în care utilizatorii ar putea comanda câte panouri ar avea nevoie în funcție de necesarul zilnic de apă.
"Puteți să le asamblați împreună, la fel cum ați face cu panourile într-o fermă solară", a spus ea. "În funcție de debitul de apă de care aveți nevoie, puteți calcula suprafața membranei de care aveți nevoie. De exemplu, dacă aveți nevoie de 20 de litri pe oră și panourile produc șase litri pe oră pe metru pătrat, veți comanda puțin peste trei metri pătrați de panouri."

Menachem Elimelech de la Yale University, co-autor al noului studiu și cercetător principal al NEWT în procesele bazate pe membrane, a adăugat: "Integrarea capacităților de încălzire fototermală cu o membrană de purificare a apei pentru desalinizare directă, solară, deschide noi oportunități în purificarea apei.“
Mai jos puteți vedea un videoclip de la Universitatea Rice despre potențialul tehnologiei.