Η παροχή καθαρού πόσιμου νερού θεωρούσε ανέκαθεν βασικό ανθρώπινο δικαίωμα σε πολλές περιοχές, αλλά η κατάσταση σε πολλά μέρη του κόσμου είναι πολύ διαφορετική. Ο Τρίτος Κόσμος αγωνίζεται για καθαρό πόσιμο νερό. Ένα νέο σύστημα αποχέτευσης αλουμινίου με βάση λέιζερ μπορεί να βοηθήσει τις αναπτυσσόμενες χώρες να παρέχουν καθαρό νερό και να σώσουν ζωές.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Subhash Singh του Ινστιτούτου Οπτικών στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη πιστεύει ότι η αποχέτευση νερού με ηλιακή ενέργεια μπορεί να είναι το κλειδί για την παροχή βιώσιμου καθαρού νερού στον ταχέως αναπτυσσόμενο παγκόσμιο πληθυσμό. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Sustainability.
Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας έχει απαριθμήσει την υπεριώδη ακτινοβολία για να αποστειρώσει τον ήλιο διαφανή μπουκάλια και να αποστειρώσει με θέρμανση τα αδιαφανή δοχεία ως μεθόδους καθαρισμού νερού για μια χρονική περίοδο. Υπάρχουν επίσης πολλά συστήματα στην αγορά που χρησιμοποιούν το φως του ήλιου για τον καθαρισμό του νερού. Αλλά αυτά τα συστήματα έχουν προφανή ελαττώματα: ζητήματα κλιμάκωσης Ένα σύστημα που μπορεί να απολυμάνει μια μικρή ομάδα ανθρώπων ή μια οικογένεια μπορεί να μην είναι πολύ χρήσιμο κατά την απολύμανση μιας ολόκληρης πόλης ή ενός χωριού. Σε συνδυασμό με το σχετικό κόστος του συστήματος απολύμανσης νερού, 1 στα 9 άτομα (περίπου 785 εκατομμύρια άτομα) δεν μπορούν να πάρουν καθαρό νερό. Μεταξύ αυτών, 1 εκατομμύριο άνθρωποι πεθαίνουν κάθε χρόνο λόγω έλλειψης καθαρού νερού.
Η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε πολλά προβλήματα με το τρέχον σύστημα αποχέτευσης νερού, ειδικά το πρόβλημα της εξάτμισης της διεπαφής με ηλιακή ενέργεια. Αυτά περιλαμβάνουν, αλλά δεν περιορίζονται σε: αδυναμία ελέγχου του ορίου ηλιακής παρακολούθησης του εξατμιστή διασύνδεσης, πράγμα που σημαίνει ότι όταν αλλάζει η γωνία του ήλιου, η οπτική συγκέντρωση θα μειώνεται, με αποτέλεσμα μείωση της ικανότητας απολύμανσης. Ένα άλλο πρόβλημα είναι το φαινόμενο αποκλεισμού που μειώνει σημαντικά την αποδοτικότητα του εξοπλισμού.
Δεδομένου ότι το τρέχον σύστημα ηλιακής αποστείρωσης χρησιμοποιεί ένα&«από κάτω προς τα πάνω GG»; σύστημα θέρμανσης, το μεγαλύτερο μέρος της παραγόμενης ενέργειας θα χαθεί μέσω της εξάτμισης νερού και αέρα. Ορισμένα συστήματα επιλύουν αυτό το πρόβλημα απόδοσης εισάγοντας ένα σύστημα παραγωγής ηλιακής θερμικής ενέργειας στη διεπαφή αέρα / νερού. Δεδομένου ότι αυτή η επιφάνεια επιπλέει στο νερό, δεν μπορεί να τοποθετηθεί με ακρίβεια για να αντιμετωπίσει το προσπίπτον φως και το πρόβλημα απόφραξης θα επιδεινωθεί με την επαφή με το νερό του πυρήνα.
Επιπλέον, υπάρχει ένα πολύ σημαντικό πρόβλημα: οι σημερινοί ηλιακοί καθαριστές μπορούν να εξαλείψουν μόνο τη βιολογική ρύπανση. Υπάρχει επίσης ένας μεγάλος αριθμός άλλων ρύπων, ιδίως βαρέων μετάλλων, που δεν έχουν υποστεί επεξεργασία.
Η ομάδα πρότεινε τη χρήση επιφάνειας με απορρόφηση νερού και υπέρ απορρόφηση φωτός για την απολύμανση νερού με ηλιακή ενέργεια. Αυτή η επιφάνεια με απορρόφηση νερού και σούπερ απορρόφηση φωτός αποτελείται από αλουμίνιο, το οποίο είναι εύκολο να ληφθεί και χαμηλό κόστος.
Ωστόσο, το παραδοσιακό μη επεξεργασμένο αλουμίνιο δεν έχει τις πορώδεις ιδιότητες που απαιτούνται για την απορρόφηση νερού. Επιπλέον, η επιφάνειά του είναι ανακλαστική, οπότε δεν απορροφά φως. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, η ερευνητική ομάδα έβαλε αλουμίνιο με παλμούς λέιζερ femtosecond. Η πορώδης επιφάνεια που δημιουργείται από αυτήν την επεξεργασία με λέιζερ επιτρέπει στο νερό να τρέχει με σταθερή ταχύτητα περίπου 2 mm ανά δευτερόλεπτο υπό την επίδραση της βαρύτητας. Αυτό σημαίνει ότι το νερό μπορεί να μεταφερθεί στην επιφάνεια ηλιακής απορρόφησης για απολύμανση.
Επομένως, αυτή η πορώδης επιφάνεια μπορεί να εγκατασταθεί στην πλωτή πλατφόρμα σε οποιαδήποτε γωνία για να αυξηθεί η συχνότητα των ηλιακών ακτίνων. Αυτό σημαίνει επίσης ότι αυτός ο πίνακας είναι συνδεδεμένος στο σύστημα ανίχνευσης του ήλιου για να παρακολουθεί την τροχιά του ήλιου&# 39 και να διατηρεί το επίπεδο απολύμανσης στην καλύτερη κατάσταση.
Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν επίσης στο σχήμα αυτής της πορώδους επιφάνειας και στο πώς διαλύει τη θερμότητα μέσω του νερού. Διαπίστωσαν ότι η επιφάνεια σχήματος U μπορεί να ελαχιστοποιήσει την επαφή με την επιφάνεια του νερού, καθιστώντας την το πιο ενεργειακά αποδοτικό μοντέλο σήμερα. Μέχρι στιγμής, ο ρυθμός εξάτμισης που έχει καταγράψει η ομάδα υπερβαίνει ακόμη και τον ιδανικό εξοπλισμό σε 100% αποτελεσματική κατάσταση λειτουργίας.
Η ερευνητική ομάδα όχι μόνο εξέτασε βιολογικά μολυσμένο νερό, αλλά και δοκιμάστηκε νερό μολυσμένο από άλλους ρύπους όπως μέταλλα, οικιακά και γεωργικά απόβλητα. Η έρευνά τους διαπίστωσε ότι η πυκνότητα του νερού μειώθηκε κατά 4 έως 5 τάξεις μεγέθους. Τηρείτε το πρότυπο ΠΟΥ για ασφαλές πόσιμο νερό.