Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали портативную опреснительную установку весом менее 10 кг, которая может удалять из морской воды твердые частицы и соли. Об этом сообщает официальный новостной портал MIT. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
«Устройство размером с чемодан, для работы которого требуется меньше электроэнергии, чем зарядное устройство для сотового телефона, также может питаться от небольшой портативной солнечной панели, которую можно приобрести в Интернете примерно за 50 долларов. Он автоматически генерирует питьевую воду, качество которой превышает стандарты Всемирной организации здравоохранения. Технология упакована в удобное для пользователя устройство, которое перемещается нажатием кнопки», – так описывают в MIT новый опреснитель.
В отличие от традиционных портативных опреснителей, которым требуется, чтобы вода проходила через фильтр, это устройство использует только электрохимические процессы для удаления твердых частиц из питьевой воды. Отсутствие необходимости в сменных фильтрах значительно снижает потребность в долгосрочном техническом обслуживании.
Опреснитель способен заметно облегчить развертывание групп и подразделений различного назначения в отдаленных районах с крайне ограниченными ресурсами, таких как населенные пункты на небольших островах, либо непосредственно на небольших морских судах. Устройство можно использовать как для оказания помощи беженцам, спасающимся от стихийных бедствий, так и для оснащения военнослужащих, проводящих операции, связанные с длительным пребыванием в море или у побережья.
Примечательно, что при публикации выводов исследования в научном интернет-издании Environmental Science and Technology в число его соавторов, наряду со специалистами RLE (Исследовательской лаборатории электроники) при MIT попал также Эрик Брэк из Командования развития боевых возможностей армии США (DEVCOM). Это подчеркивает особый интерес к разработке со стороны американских военных.
Старший автор исследования, профессор электротехники, информатики и биологической инженерии MIT Чон Юн Хан, сообщил, что разработка инновационного опреснителя заняла в общей сложности около 10 лет. «Мы годами работали над физикой отдельных процессов опреснения, и в итоге упаковали все эти достижения в коробку, построили систему и продемонстрировали ее в океане. Это был действительно ценный и полезный опыт для меня», – сказал Чон Юн Хан.
Другой ведущий автор разработки – Чон Хё Юн – пояснил, что представленные в настоящее время на рынке портативные опреснители, как правило, требуют насосов высокого давления для проталкивания воды через фильтр. Такую конструктивную схему очень трудно миниатюризировать без ущерба для эффективности устройства.
Вместо этого устройство, разработанное в MIT, опирается на метод, называемый поляризацией концентрации ионов (ICP), который был внедрен научной группой Хана более 10 лет назад. Вместо фильтрации процесс ICP создает электрическое поле у мембран, расположенных вверху и внизу от канала для воды. Мембрана отталкивает положительно или отрицательно заряженные частицы, включая молекулы соли, бактерии и вирусы, и перенаправляют их в другой поток – сточной воды, которая в конечном итоге сбрасывается обратно в море.
В процессе ICP удаляются как растворенные, так и взвешенные твердые частицы, позволяя очищать воду до питьевых кондиций. Поскольку для этого требуется только насос низкого давления, потребляется меньше энергии, чем при других технологиях. Но ICP удаляет далеко не все соли, поэтому разработчики внедрили в свое устройство еще один дополнительный процесс, известный как электродиализ, для удаления оставшихся ионов соли.
В оптимальном сочетании установка включает двухстадийный процесс, при котором вода проходит через шесть модулей ICP на первой стадии, затем через три на второй стадии, после чего следует один процесс электродиализа. Это обеспечивает минимальное потребление энергии при обеспечении достаточной степени очистки.
Устройство рассчитано на использование для «неспециалистов» – всего одной кнопки достаточно, чтобы запустить автоматизированный процесс опреснения и очистки. Как только уровень солености и количество твердых частиц снижаются до определенного порога, устройство уведомляет пользователя о том, что вода пригодна для питья.
Исследователи также создали приложение для смартфона, которое может управлять устройством по беспроводной сети и сообщать данные в режиме реального времени о потреблении энергии и солености воды. После проведения лабораторных экспериментов с использованием воды с разной степенью солености и мутности Хан и Юн протестировали устройство на бостонском пляже Карсон.
Полученная при тестировании вода превышала стандарты качества ВОЗ, а установке удавалось уменьшить количество взвешенных веществ в воде как минимум в 10 раз. Действующий прототип производит питьевую воду со скоростью 0,3 литра в час и требует всего 20 Вт электроэнергии на литр. «Сейчас мы продвигаем наши исследования, чтобы увеличить производительность. Есть пока что и еще один недостаток – использование дорогих материалов, что тоже требует дальнейшего совершенствования», – отметил Юн.
The post В MIT разработали портативный опреснитель морской воды, заинтересовавший военных США appeared first on discover24.ru.
