Tilgang til rent drikkevann er fortsatt en stor global utfordring.
Ifølge FN mangler omtrent 2,2 milliarder mennesker sikkert administrert drikkevann.
Mange regioner, inkludert deler av California og Midtøsten, er avhengige av avsaltingsanlegg for å omdanne sjøvann til ferskvann.
Dagens avsaltingsteknologier betydelige ulemper. De fleste systemene bruker store mengder energi og etterlater seg ofte et svært saltrikt avfall kjent som saltlake.
Les på Helsesjefen: Vitamin D3 bedre enn vitamin D2 for de fleste mennesker
Når denne saltlaken slippes tilbake i havet, kan den skade marine økosystemer ved å øke saltnivået og redusere oksygeninnholdet i vannet.
Nå har forskere ved University of Rochester utviklet en ny solcelledrevet avsaltingsteknologi som kan gi et renere og mer bærekraftig alternativ. Systemet produserer ferskvann ved hjelp av sollys, krever ingen kjemiske tilsetningsstoffer, og etterlater seg ingen skadelig saltlake.
Forskerteamet, ledet av professor Chunlei Guo ved University of Rochesters Institute of Optics, har beskrevet teknologien i tidsskriftet Light: Science & Applications.
Systemet er avhengig av spesielle solcellepaneler laget av svart metall som er etset med ultraraske femtosekundlasere. Denne behandlingen skaper en overflate som absorberer nesten alt innkommende sollys samtidig som den tiltrekker vann sterkt.
Når sjøvann kommer i kontakt med panelet, sprer et tynt lag seg over overflaten. Den absorberte solenergien varmer opp og fordamper vannet, slik at salter og mineraler blir igjen. I motsetning til konvensjonelle systemer hoper ikke saltet seg opp der fordampningen skjer.
Forskerne løste dette problemet ved nøye å designe mikroskopiske riller på metalloverflaten. Disse rillene leder saltene bort fra det aktive fordampningsområdet til en egen region hvor de kan samles opp uten å forstyrre avsaltingsprosessen.
Designet utnytter et kjent fenomen kalt «kafferingeffekten». Når en dråpe kaffe tørker på et bord, fordamper væsken mens kaffepartiklene samler seg rundt kanten og etterlater en mørk ring. Forskerne bruker samme prinsipp for å flytte salter mot ytterkantene av panelet.
For å teste teknologien brukte teamet sjøvann samlet inn fra Stillehavet, Atlanterhavet og Det indiske hav. Systemet produserte med hell ferskvann samtidig som det kontinuerlig ledet saltene bort fra arbeidsflaten, og skapte dermed et selvrensende avsaltingssystem.
En av de viktigste fordelene er at systemet fanger opp nesten alle de oppløste saltene som faste materialer i stedet for å produsere flytende saltlake. Disse gjenvunnede materialene kan bli verdifulle ressurser. Vanlig bordsalt kan samles inn, og mer verdifulle mineraler kan også utvinnes.
I en relatert studie viste forskerne at den samme teknologien kan gjenvunne litium, en nøkkelingrediens i oppladbare batterier. Ved å legge til spesielle nanopartikler på paneloverflaten, klarte de å skille litium fra andre salter. Tester med vann fra Utahs Great Salt Lake gjenvant omtrent halvparten av litiumet som var til stede.
Forskerne tror teknologien kan skaleres opp for større bruksområder. Hvis den lykkes, kan den bidra til å gi rent drikkevann til millioner av mennesker, samtidig som den gjenvinner verdifulle mineraler og reduserer miljøpåvirkningen fra avsalting.
Les: Elon Musk har sendt inn SpaceX til børsnotering! Tallene er ren fantasi
