Výskumníci z Massachusetts Intitute of Technology (MIT) vyvinuli unikátnu prenosnú odsoľovaciu jednotku s hmotnosťou menej ako 10 kg, ktorá dokáže odstraňovať z vody rôzne častice a soľ. Vďaka tejto technológii možno jednoduchým spôsobom vyrábať z morskej vody pitnú vodu. Zariadenie s veľkosťou kufra, ktorého prevádzka si vyžaduje menej energie, ako nabíjačka na mobilný telefón, môže byť poháňané napríklad solárnym panelom, ktorý dostať na trhu za menej ako 50 USD. Vynájdená technológia pritom automaticky vyrába pitnú vodu, ktorá svojou kvalitou prekonáva aj aktuálne štandardy ustanovené Svetovou zdravotníckou organizáciou (WHO).
Pitná voda stlačením jedného tlačidla
Unikátny vynález je zabalený do užívateľsky priateľského zariadenia, ktoré funguje stlačením jediného tlačidla. Na rozdiel od iných prenosných odsoľovacích zariadení používajúcich filtre na vodu, tento mechanizmus využíva na odstránenie častíc z pitnej vody elektrickú energiu. Eliminácia potreby výmeny filtrov pritom výrazne znižuje požiadavky na dlhodobú údržbu zariadenia.
Uvedená skutočnosť je pri praktickom využití kľúčová aj v tom, že zariadenie možno nasadiť aj v odľahlých oblastiach a menej zaľudnených regiónoch planéty s výrazne obmedzenými zdrojmi, ako sú komunity na malých ostrovoch alebo na palubách námorných lodí. Zariadenie by sa v praxi mohlo využívať aj ako pomoc pre obyvateľov postihnutých prírodnými katastrofami či vojakov na dlhodobých vojenských operáciách.
„Toto je skutočné vyvrcholenie 10-ročnej cesty, po ktorej sme kráčali spoločne s mojou pracovnou skupinou. Roky sme pracovali na fyzike jednotlivých procesov odsoľovania, vložiť však všetky získané poznatky do jednej krabice, vybudovať funkčný systém a demonštrovať jeho praktické využitie priamo vo vlnách oceánu, je neuveriteľná, zmysluplná a obohacujúca skúsenosť,“ uviedol hlavný autor výskumu Jongyoon Han. Han je zároveň profesorom elektrotechniky, informatiky a biologického inžinierstva, ako aj člen Výskumného laboratória elektroniky (RLE). Predmetný výskum už bol publikovaný aj v časopise Environmental Science and Technology.
Generálny tajomník OSN António Guterres: Voda je jadrom klimatickej krízy a treba ju riešiť, inak sa naša planéta stane neobývateľnou
Technológia bez filtrov
Vedci ďalej uvádzajú, že v súčasnosti si komerčne dostupné odsoľovacie jednotky zvyčajne vyžadujú používanie vysokotlakových čerpadiel na pretláčanie vody cez filtre, u ktorých je však problém, že sa veľmi ťažko miniaturizujú bez toho, aby sa znížila energetická efektívnosť zariadenia. Hanova skupina však použila unikátnu techniku zvanú polarizácia iónovej koncentrácie (ICP). Tento proces aplikuje elektrické pole na membrány umiestnené nad a pod kanálom vody, pričom membrány odpudzujú kladne alebo záporne nabité častice vrátane molekúl soli, baktérií a vírusov pri ich prúdení.
Nabité častice sú následne privádzané do druhého prúdu vody, ktorý sa nakoniec vypustí. Proces odstraňuje rozpustené aj suspendované pevné látky, čo umožňuje prechod čistej vody kanálom. Celá technológia si pritom vyžaduje na svoje fungovanie len nízkotlakové čerpadlo, pričom ICP spotrebuje menej energie, ako bežné technológie, ako napríklad nabíjačka na smartfón. Po otestovaní výskumníci zistili, že ICP nie vždy odstráni plávajúce soli v strede kanála a preto začlenili do zariadenia ešte jeden proces, ktorý je označovaný ako elektrodialýza a slúži na odstránenie zvyškových iónov solí.
Sladkú vodu budeme čoraz viac získavať zo vzduchu a mora
Užívateľsky priateľské zariadenie
Vedci ďalej uviedli, že niekedy sa môže stať, že sa niektoré nabité častice zachytia na iónomeničovej membráne. V takom prípade však podľa nich stačí prevrátiť polaritu elektrického poľa a nabité častice sa dajú ľahko odstrániť. Výskumníci sa v každom ohľade snažili navrhnúť zariadenie tak, aby bolo jendoducho ovládateľné aj pre neodborníkov, pričom na spustenie automatického odsoľovania a čistenia stačí stlačiť len jedno tlačidlo.
Akonáhle úroveň slanosti a počet častíc klesne na špecifické prahové hodnoty, zariadenie upozorní užívateľa, že voda je pitná. Vedci pritom mysleli aj na milovníkov moderných technológií a vytvorili preto aplikáciu pre smartfóny, ktorá dokáže jednotku ovládať bezdrôtovo a hlásiť užívateľom aj údaje o spotrebe energie a slanosti vody v reálnom čase.
Plážové testy
Po ukončení potrebných laboratórnych experimentov s rôznymi úrovňami slanosti a zákalu vody otestovali vedci zariadenie aj v teréne, a to priamo na bostonskej pláži Carson Beach. Úspešné fungovanie technológie sa pritom potvrdilo už pri prvom pokuse. Okrem famózneho výsledku však výskumníkov potešila aj skutočnosť, že výsledná pitná voda bola kvalitatívne na oveľa lepšej úrovni, ako požadujú súčasné smernice Svetovej zdravotníckej organizácie. Prototyp zariadenia pritom generuje pitnú vodu rýchlosťou 0,3 litra za hodinu a spotrebúva 20 watthodín na liter vody.
„Jednou z najväčších výziev pri navrhovaní prenosného systému bolo vytvorenie intuitívneho zariadenia, ktoré by mohol používať ktokoľvek,“ dodal Han. Technológiu plánujú spustiť aj komerčne prostredníctvom plánovaného start-upu, pričom ešte vymýšľajú, aby bolo zariadenie ešte viac užívateľsky priateľskejšie, rýchlejšie a energeticky úspornejšie.
