Merivedestä tulee juomakelpoista nappia painamalla – MIT:n tutkijat kehittivät alle 10 kg painavan kannettavan laitteen, joka saa sähkönsä pienestä aurinkopaneelista
MIT:n tutkijoiden kehittämä matkalaukkuun mahtuva laite poistaa suolan ja epäpuhtaudet merivedestä ja muuttaa sen juomakelpoiseksi.
MIT:n tutkijat ovat työstäneet uutta desalinaatio-menetelmää (suolanpoisto) kymmenen vuotta. Tutkijaryhmä julkaisi ensimmäisen tutkimuksensa ICP-menetelmästään kymmenen vuotta sitten. Tämän jälkeen tutkijat ovat työstäneet menetelmän ympärille helppokäyttöistä laitetta.
Kymmenen vuoden työn tuloksena syntyi prototyyppi, joka painaa alle 10 kg, tarvitsee matkapuhelimen latausta vähemmän sähköä ja toimii huokealla aurinkopaneelilla. Se poistaa merivedestä suolan lisäksi hiukkasia, bakteereita ja viruksia.
Se poikkeaa nykyisin markkinoilta saatavista laitteista, sillä puhdistusprosessi ei vaadi veden pumppaamista korkealla paineella suodatinten läpi. Perinteinen pumppuihin ja suodattimiin perustuva menetelmä on vaikea muuntaa kannettavaan kokoluokkaan.
”Tätä menetelmää on vaikea miniatyrisoida ilman laitteen energiatehokkuuden heikkenemistä”, tutkija Junghyo Yoon toteaa MIT:n tiedotteessa.
LUE MYÖS
Nyt kaupallistamisen kynnyksellä oleva laite perustuu ICP-tekniikkaan (ion concentration polarization). Suodattamisen sijaan puhdistettava vesi johdetaan kahden kalvon välille muodostettuun sähkökenttään, jossa kalvot hylkivät positiivisesti tai negatiivisesti varautuneita hiukkasia, kuten suolamolekyylejä, bakteereita ja viruksia. Varautuneet hiukkaset johdatetaan laitteesta ulos jätevetenä. Toisesta kanavasta puolestaan virtaa puhdistettu juomavesi.
Prototyyppilaite tuottaa kolme desiä juomakelpoista vettä tunnissa. Yhden vesilitran tuottaminen vaatii 20 wattitunnin sähkötehon.
”Seuraavaksi pyrimme lisäämään puhdistusnopeutta”, Yoon sanoo ja kertoo suunnittelevansa startup-yritystä teknologian kaupallistamiseksi.
”Yksi vaikeimmista haasteista oli suunnitella kannettava laite, jonka käyttäminen onnistuisi keneltä tahansa”, Han kertoo.
Nyt laite käynnistyy nappia painamalla. Laitteen tuottama juomavesi ylittää maailman terveysjärjestö WHO:n suositukset juomaveden laadusta. Se erottelee sekä liuonneen ja suspendoituneen kiintoaineksen.
Prosessi koostuu kahdesta vaiheesta. Ensimmäisessä puhdistusvaiheessa vettä johdetaan kuuden ICP-moduulin läpi.
TERMISTÖÄ
Suspendoitunut aines: Suodattamalla tai sentrifugoimalla nesteestä erottuva aine kuivattuna (mg/L, g/m3).
Liuennut aines: Ainemäärä (mg/L, g/m3), joka jää näytteestä suodattamisen ja haihduttamisen jälkeen.
Elektrodialyysi: Prosessi, jossa vedestä poistetaan ioneja sähkökentän avulla siten, että ne kulkevat ioninvaihtokalvon lävitse.
Lähde: Tieteen termipankki
Tämän jälkeen toisessa vaiheessa on kolme ICP-moduulia ja viimeisenä puhdistettava vesi läpäisee elektrodialyysin, joka poistaa viimeiset mahdollisesti ICP-prosessista jäljelle jääneet suolat. Tämä prosessin rakenne osoittautui parhaaksi yhdistelmäksi energiatehokkuuden ja puhtauden puolesta.
Lupaavasta prototyypistä huolimatta kehitystyötä on jäljellä vielä rutkasti. Esimerkiksi hyvin sameisiin vesiin tekniikka on vielä vikaantumisherkkää.
Työryhmän tutkimus on julkaistu Environmental Science and Technology -tiedejulkaisussa.
LÄHDE: Tekniikka&Talous/Matti Keränen 04.05.2022