انقلاب در تصفیه آب؛ دستگاه خورشیدی که حتی پس از غروب آفتاب هم کار می‌کند

این دستگاه تصفیه آب خورشیدی، برخلاف محدودیت‌های روش‌های قدیمی پس از غروب آفتاب نیز به فعالیت خود ادامه داده و به مراقبت کمی نیاز دارد.

دانشمندان آمریکایی در دانشگاه رایس تگزاس با طراحی یک سیستم تصفیه آب خورشیدی، راه‌حلی نوآورانه برای بحران جهانی آب آشامیدنی ارائه داده‌اند.

تصفیه آب با انرژی خورشیدی حتی پس از غروب آفتاب!

این دستگاه که STREED نام دارد، با استفاده از روشی منحصربه‌فرد برای بازیافت حرارت و الهام از فیزیک رزونانس می‌تواند به‌صورت شبانه‌روزی و حتی پس از غروب آفتاب بدون نیاز به فیلتر، باتری یا ذخیره‌سازی خارجی، آب آشامیدنی تولید کند.

این فناوری جدید برخلاف سیستم‌های نمک‌زدایی سنتی که به زیرساخت‌های متمرکز و غشاهای آسیب‌پذیر وابسته‌اند، راه‌کاری بادوام، غیرمتمرکز و با نیاز به نگهداری اندک ارائه می‌دهد. به گفت تیم تحقیقاتی این سیستم به لطف استفاده هوشمندانه از پدیده رزونانس، عملکرد مطلوب خود را پس از غروب آفتاب یا در شرایط ابری نیز حفظ می‌کند و می‌تواند انقلابی در دسترسی به آب پاک ایجاد نماید.

چالش‌های سیستم‌های تصفیه آب سنتی و نیاز به راه‌حلی نوین

نمک‌زدایی، فرآیند حذف نمک‌های معدنی محلول در آب مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و کلرید سدیم (نمک طعام) در بسیاری از مناطق ساحلی جهان به امری حیاتی بدل شده است. این امر پژوهشگران را به سوی یافتن راه‌حل‌های هوشمندتر و پایدارتر سوق داده است.

با این حال اکثر سیستم‌های موجود بر پایه اسمز معکوس (RO) آب دریا عمل می‌کنند که فرآیندی بسیار انرژی‌بر است و در مواجهه با آب‌های بسیار شور با چالش روبرو می‌شود. علاوه بر این غشاهای اسمز معکوس به‌شدت در معرض گرفتگی و تخریب قرار دارند که نگهداری از آن‌ها را به‌ویژه در محیط‌های دورافتاده پرهزینه و دشوار می‌سازد.

معرفی STREED؛ راه‌حلی انقلابی و بدون نیاز به غشا

در تلاش برای غلبه بر این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی دانشگاه رایس طرحی را ابداع کرده‌اند که غشاها را به‌طور کامل حذف و آن‌ها را با یک ساختار ساده دوکاناله جایگزین می‌کند. به گفت دانشمندان در حالی که کانال اول حاوی آب شور گرم شده است، در کانال دوم هوا جریان دارد.

سپس با گرم شدن و تبخیر آب، بخار به کانال هوا منتقل شده و در آنجا به آب پاک تبدیل می‌شود و نمک‌ها و آلاینده‌ها را پشت سر می‌گذارد. این مکانیزم سیستم را بسیار مقاوم و با نیاز به نگهداری پایین می‌سازد.

به گفته ویلیام اشمید دانشجوی دکترای مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه رایس و نویسند اصلی این پژوهش، دسترسی به آب شیرین تصفیه شده چالشی به‌ویژه دشوار در جوامع خارج از شبکه است. ما می‌خواستیم بر روی سیستم‌های نمک‌زدایی غیرمتمرکز و ماژولار تمرکز کنیم.

پیشرفت خورشیدی هوشمند با الهام از رزونانس

نکته کلیدی و نوآوری اصلی سیستم STREED در شیوه جذب و استفاده مجدد از انرژی حرارتی نهفته است. پژوهشگران با الهام‌گیری از مفهوم «تبادل انرژی رزونانسی» – پدیده‌ای که در مدارهای الکتریکی و حرکت آونگ‌ها مشاهده می‌شود – این سیستم را به‌گونه‌ای طراحی کرده‌اند که نوسانی مشابه اما این بار با انرژی حرارتی ایجاد کند.

بیشتر بخوانید