راهکاری خلاقانه برای تولید آب پاک! (+تصاویر)

موبنا؛ علی مهدوی – دسترسی به آب پاک یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌ها و مشکلات جهان است. در همین راستا یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه بوفالو واقع در نیویورک، فناوری خود را که از روش قدیمی تصفیه آب با نور خورشید الگو گرفته، مطرح کرده است که توسط استاد مهندسی برق Qiaoqiang Gan رهبری شده است. در این دستگاه که ادعا می‌شود تقریباً با بازده ۱۰۰ درصدی کار می‌کند، از کاغذ سیاهی با روکش کربن برای تولید آب پاک استفاده کرده‌اند.

درمورد تاریخچه تصفیه آب این مطلب گفتنی است که دستگاه‌های تقطیر خورشیدی در هزاران سال پیش هم در دسترس بوده‌اند و اولین وسیله تقطیر خورشیدی نیز توسط ارسطو، دانشمند بزرگ یونانی اختراع شده است.

دستگاه‌های تقطیری روی اصل تبخیر کار می‌کنند. اگر یک ظرف را از آب بیرون بیاورید، مولکول‌هایی که آن را تشکیل می‌دهند، در نهایت حرارت و انرژی کافی را از محیط خود جمع آوری کرده تا از مایع به گاز تبدیل شوند.

در یک دستگاه تقطیر خورشیدی، آب دریا، آب آلوده، یا حتی برگ‌های سبز داخل یک ظرف پلاستیکی شفاف قرار گرفته و در مقابل آفتاب قرار می‌گیرد. نور سبب گرم شدن هوای درونی آن شده و فرایند تبخیر را سرعت می‌بخشد. سپس بخار آب افزایش یافته و با جداره‌ی نازک پلاستیکی که دمای کمتری هم دارد، تماس یافته و تبدیل به مایع می‌شود. بدین ترتیب آب پاک به سمت پایین پلاستیک چکه می‌کند و در یک مخزن جمع می‌شود. این فرآیند می‌تواند تحت‌اللفظی مفید باشد اما خیلی اثربخش نیست.

گان می‌گوید: “معمولا هنگامی که انرژی خورشیدی برای تبخیر آب استفاده می‌شود، برخی انرژی‌ها از بین می‌روند. زیرا گرما برای محیط اطراف از بین رفته و این باعث می‌شود که فرآیند کمتر از ۱۰۰ درصد بازده داشته باشد. با ایجاد این سیستم جدید ما راهی برای جذب گرما از محیط اطراف یافته‌ایم و به ما امکان می‌دهد تا کارایی نزدیک به ۱۰۰ درصد را به دست آوریم.

Haomin Song عضو هیئت مدیره می‌گوید: با یک دستگاه تقطیر خورشیدی که اندازه یک یخچال کوچک است، برآورد می‌کنیم که هر روز ۱۰ الی ۲۰ لیتر آب پاک را تولید خواهیم کرد.

دستگاه تقطیر بوفالو با استفاده از یک نوار سیاه کاغذی و روکش کربن با شکل V برعکس کار می‌کند. لبه‌های پایین نوار در آب قرار داده شده که آن را مانند یک دستمال خیس می‌کند و هنگامی که نور خورشید به نوار برخورد می‌کند،گرم شده و فرایند تبخیر را تقویت می‌کند. در عین حال زاویه نوار طوری طراحی شده که نور به طور مستقیم به آن نتابد و بیش از حد گرم نشود. در نتیجه آب به سرعت از نوار بخار می‌شود و دمای هوای اطراف پایین‌تر می‌آید که این منجر به انتقال انرژی بیشتر به سیستم و افزایش بازدهی چرخه‌ی تبخیر و جمع آوری بخار آب بیشتر خواهد شد.

این روش جدید نیست، اما تیم بوفالو درصدد اجتناب از مواد گران قیمت مورد استفاده در مدل‌های دیگر برآمده است.در همین راستا گان می‌گوید: “اکثر گروه‌هایی که در زمینه فناوری‌های تبخیر خورشیدی کار می‌کنند، سعی دارند مواد پیشرفته‌ای مانند مواد نانو، مواد فلزی پلاسمونیک و کربن تولید کنند. ولی ما روی مواد بسیار ارزان قیمت تمرکز کردیم و توانستیم عملکرد رکوردشکنی را محقق کنیم. ”

مهم‌تر این که دستگاه مذکور تنها نمونه‌ای است که بازده حرارتی فرایند تبخیر خورشیدی آن ۱۰۰ درصد می‌باشد.

این تحقیق در مجله Advanced Science منتشر شده است.