Θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα υπάρχοντα συστήματα λόγω της ευκολίας εφαρμογής του και της ικανότητάς του να λειτουργεί με ηλιακούς συλλέκτες ή μπαταρίες μικρής κλίμακας.
Μια διεθνής ομάδα, συμπεριλαμβανομένου του Ινστιτούτου Επιστήμης Υλικών της Μαδρίτης του CSIC (ICMM-CSIC), ανέπτυξε μια νέα μέθοδο φιλτραρίσματος αλμυρού νερού που επιτρέπει την αφαλάτωσή του χρησιμοποιώντας μεμβράνες με εξαιρετικά μικρούς πόρους, εκατομμυριοστά του χιλιοστού (νανοδιήθηση), χρησιμοποιώντας μόνο ηλεκτρική ενέργεια, χωρίς την ανάγκη αντλιών ή συστημάτων υψηλής πίεσης όπως αυτά που χρησιμοποιούνται σήμερα στην αφαλάτωση νερού, σύμφωνα με το Ισπανικό Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (CSIC).
Η εργασία, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Materials, καταδεικνύει μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία που καθιστά τον καθαρισμό του νερού πιο προσβάσιμο, αποτελεσματικό και προσαρμόσιμο σε διαφορετικά περιβάλλοντα, χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια και με εύκολη εφαρμογή.
Θεμελιώδης πρόοδος
Το νέο σύστημα βασίζεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται οσμωτική δίοδος, το οποίο επιτρέπει στο γλυκό νερό να ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση μέσω της μεμβράνης, διατηρώντας παράλληλα άλατα και άλλες ακαθαρσίες. Η πιο καινοτόμος πτυχή είναι ότι αυτή η διαδικασία ενεργοποιείται από εναλλασσόμενο ρεύμα, το ίδιο που χρησιμοποιούμε στα σπίτια μας.
Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συστήματα, τα οποία συνήθως βασίζονται σε πιο ακριβό συνεχές ρεύμα για την τροφοδοσία αντλιών ή την κίνηση ιόντων, αυτή η πρωτοποριακή μέθοδος αξιοποιεί το εναλλασσόμενο ρεύμα για να ενεργοποιήσει άμεσα τη μεταφορά νερού, χωρίς την ανάγκη μηχανικών εξαρτημάτων ή υψηλών πιέσεων. Μπορεί επίσης να τροφοδοτείται από μπαταρίες ή ηλιακή ενέργεια.
Επί του παρόντος, τα πιο συνηθισμένα συστήματα για τη μετατροπή του αλμυρού νερού σε πόσιμο νερό είναι η αντίστροφη όσμωση και η θερμική απόσταξη. Η αντίστροφη όσμωση απαιτεί υψηλή πίεση για να περάσει το νερό μέσα από μια μεμβράνη, κάτι που συνεπάγεται υψηλή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και ακριβό εξοπλισμό. Ομοίως, η θερμική απόσταξη απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας για τη θέρμανση του νερού μέχρι να εξατμιστεί για να απομακρυνθεί το αλάτι, γεγονός που περιορίζει επίσης την αποδοτικότητα και τη βιωσιμότητά του.
Ωστόσο, αυτό το νέο σύστημα βασίζεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται οσμωτική δίοδος, το οποίο επιτρέπει στο γλυκό νερό να ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση μέσω της μεμβράνης, ενώ παράλληλα εμποδίζει τα άλατα και άλλες ακαθαρσίες. Η πιο καινοτόμος πτυχή είναι ότι αυτή η διαδικασία ενεργοποιείται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συστήματα, τα οποία συνήθως βασίζονται σε πιο ακριβό συνεχές ρεύμα για την τροφοδοσία αντλιών ή την κίνηση ιόντων, αυτή η νέα μέθοδος αξιοποιεί το εναλλασσόμενο ρεύμα για να ενεργοποιήσει άμεσα τη μεταφορά νερού, χωρίς την ανάγκη μηχανικών εξαρτημάτων ή υψηλών πιέσεων για την πραγματοποίηση του καθαρισμού.
Επιπλέον, χάρη στη δομή της με στρώματα πόρων διαφορετικών μεγεθών (μικροπορώδεις και μεσοπορώδεις), αυτή η μεμβράνη επιτρέπει την επιλεκτική διήθηση (ιοντικό κοσκίνισμα) που θα μπορούσε να διατηρήσει τα ωφέλιμα για την υγεία μέταλλα, όπως το ασβέστιο ή το μαγνήσιο, ενώ παράλληλα θα εξαλείφει τα ανεπιθύμητα.
«Η εργασία μας καταδεικνύει πώς η προηγμένη νανορευστομεταφορά μπορεί να αξιοποιηθεί για την ανάπτυξη προηγουμένως ανεξερεύνητων οδών για μοριακό και ιοντικό διαχωρισμό. Αυτή η μέθοδος διαφέρει θεμελιωδώς από τις τεχνικές αντίστροφης όσμωσης και ηλεκτροδιάλυσης, καθώς η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νέου συστήματος διευκολύνει τη μεταφορά νερού ενώ ταυτόχρονα μπλοκάρει τα ιόντα», εξηγεί ο Javier Pérez-Carvajal του ICMM, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.
Πιο οικονομική εναλλακτική λύση
Το μεγάλο οικονομικό πλεονέκτημα του συστήματος οσμωτικής διόδου είναι ότι δεν απαιτεί παραγωγή θερμότητας ή υψηλή πίεση, σε αντίθεση με τα τρέχοντα συστήματα αφαλάτωσης, τα οποία μειώνουν σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας. «Τα συστήματα υπερδιήθησης αναζητούνται αυτήν τη στιγμή, αλλά απαιτούν πολλή ενέργεια. Επομένως, χρειαζόμαστε συστήματα που είναι πιο αποτελεσματικά και, επομένως, πιο βιώσιμα», τονίζει ο ερευνητής. Προσθέτει ότι η προσέγγιση αυτής της ομάδας εργασίας, με επικεφαλής τους Γάλλους ερευνητές Lydéric Bocquet και Alessandro Siria, «υπερβαίνει την παραδοσιακή άντληση ηλεκτροώσμωσης και την κάνουμε σε κλίμακα τετραγωνικού εκατοστού».
Για αυτήν την ομάδα, η πρότασή τους αποτελεί μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση στις τεχνολογίες που βασίζονται στην πίεση. Η μελέτη επιβεβαιώνει ότι αυτή η προσέγγιση φιλτραρίσματος είναι μια ελκυστική στρατηγική όχι μόνο για τον διαχωρισμό αλάτων αλλά και για τις διαδικασίες απολύμανσης του νερού.
«Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα συμβατικά μηχανικά κυκλώματα με έναν μικρό ελεγκτή τάσης», υποστηρίζουν οι ερευνητές, εξηγώντας ότι η μέθοδός τους «είναι εύκολη στην εφαρμογή επειδή τα φιλτραρίσματα ηλεκτροόσμωσης μπορούν να τροφοδοτούνται απευθείας από μικρής κλίμακας ηλιακούς συλλέκτες ή μπαταρίες». Κοιτάζοντας μπροστά, αυτή η ευελιξία ανοίγει καινοτόμες δυνατότητες για κινητές, τοπικές και εκτός δικτύου εφαρμογές.
Αυτή η έρευνα, της οποίας το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας είναι πλέον διαθέσιμο, ανοίγει τον δρόμο για απλά, αποτελεσματικά και ενεργειακά βιώσιμα συστήματα φιλτραρίσματος, απαραίτητα για ένα μέλλον όπου η πρόσβαση στο νερό θα αποτελεί προτεραιότητα και ζωτική πρόκληση.
HortoInfo
