В век нанотехнологий и квантовых компьютеров электричество и чистая питьевая вода давно стали привычными составляющими обеспеченной жизни. Но не для жителей стран третьего мира. Даже сегодня 1/10 всего населения планеты считает чистую воду роскошью. Например, в Индии миллионы людей ежегодно умирают от разных болезней, связанных с загрязнённой водой, и среди них около 600 тысяч детей, сообщает ЮНИСЕФ.
Чтобы решить эту проблему, американские учёные разработали водоочистительный прибор, работающий от солнечных батарей. Как сообщается, устройство очищает воду в четыре раза быстрее и эффективнее, чем его дорогостоящие аналоги, и при этом его производство обходится невероятно дёшево.
Как признаётся команда из университета Нью-Йорка в Буффало, саму технологию они позаимствовали у наших предков, которые очищали воду, помещая её в сосуды с чёрным дном и накрывая сверху прозрачным материалом. Смысл такой "системы" прост: тёмный материал хорошо поглощает солнечный свет, нагревается и ускоряет испарение, влага конденсируется на прозрачной "крышке" и стекает в воронку для питьевой воды. А загрязняющие вещества и соли (по крайней мере, большая их часть) не испаряются, и таким образом на выходе получается очищенная вода.
Проблема такого метода лишь в объёмах и времени: чтобы получить дневную норму для человека, сосуд должен быть как минимум шесть квадратных метров в объёме.
Однако современная наука помогла значительно усовершенствовать старый проверенный способ.
По сути, для создания устройства понадобилось всего три компонента (в последнее время учёные не перестают радовать простыми открытиями). Первый – это бумага с волокнами клетчатки – подобная используется, к примеру, для изготовления денежных купюр. Эту бумагу учёные покрыли углеродной сажей, которую можно получить в результате неполного сгорания масла или смолы. Второй компонент – блок пенополистирола (газонаполненный материал, известный всем, кто хоть раз пил из пластикового стаканчика). Этот блок нарезали на 25 небольших сегментов и поместили на поверхность неочищенной воды в качестве изолирующего барьера, чтобы не нагревалась вся вода сразу. Фрагменты бумаги, нарезанные в виде крестов, накрыли эти сегменты так, чтобы их концы находились в воде. Третий компонент – прозрачный акриловый корпус, которым накрыли систему и который должен был собирать испаряющуюся влагу.
Что получилось в итоге: вода в силу капиллярного эффекта поднимается по бумаге вверх и там испаряется. Тем временем сажа, которой покрыта бумага, поглощает солнечный свет и преобразует солнечную энергию в тепло, используемое для испарения. В свою очередь, испарения попадают на акрил, который направляет конденсат в резервуар для чистой воды.
По словам авторов работы, их устройство может очищать от 3 до 10 литров воды в день, а эффективность системы по сравнению с её коммерческими аналогами оказалась на 88% выше (в процессе испарения учёные потеряли лишь 12% солнечной энергии).
Авторы уже создали стартап под названием Suny Clean Water и планируют предлагать свою идею компаниям по всему миру, чтобы обеспечить развивающиеся страны чистой питьевой водой.
Подробное описание американской разработки содержится в научной статье, опубликованной в издании Global Challenges.
Тем временем в Индии (где около 77 миллионов человек не имеют доступа к чистой питьевой воде) уже внедряют другую систему очистки воды, которая также работает на солнечной энергии. Идея принадлежит исследователям из Эдинбургского университета и заключается в том, чтобы солнечный свет возбуждал движение высокоэнергетических частиц внутри фотокаталитического материала. Благодаря этому активизируются молекулы кислорода, которые убивают болезнетворные бактерии и вредные органические вещества.
Всё, что требуется от человека, – поворачивать ёмкость с загрязнённой водой вслед за солнцем, пока вода не станет пригодной для питья. Впрочем, такую систему можно использовать и в "симбиозе" с фильтрами, которые отсеивают более крупные частицы мусора.
Индийско-шотландская команда надеется начать испытания в рамках масштабного пилотного проекта уже через пять месяцев.
Напомним, что ранее мы рассказывали о других способах очистки воды: к примеру, жители марокканских деревень собирают питьевую воду из тумана.
Между тем российско-американская команда исследователей представила новый способ очистки воды от радиоактивных элементов.
