در این مطلب به این موضوع که فویل آلومینیوم به طور چشمگیری توانایی نور خورشید برای نمک زدایی آب را افزایش می دهد، می پردازیم.
بیش از 1 میلیارد نفر در سراسر جهان دسترسی به آب شیرین ندارند و این مشکل در حال رشد است: تا سال 2025، دو سوم مردم جهان ممکن است با کمبود آب مواجه شوند. برای رفع این مشکل، برخی از جوامع ثروتمند در تأسیسات آب شیرین کن که آب نمک را به آب آشامیدنی تبدیل می کند، سرمایه گذاری کرده اند. اما این تاسیسات بسیار گران قیمت بوده و برای اکثر جوامع هزینه زیادی دارند.
در حال حاضر، محققان از روش تولید با نور خورشید بهره می برند که می تواند سیستم های آب شیرین کوچکی برای مصارف خانگی که مقرون به صرفه باشند، فراهم کند. این رویکرد از یک تکنولوژی قدیمی با نام تقطیر آب solar still استفاده می کند.
تقطیر در محفظه های با پوشش پلاستیکی یا شیشه ای، با تابش نور خورشید به آب شور رخ می دهد. آب تبخیر شده، نمک ته نشین می شود و سپس روی پلاستیک یا شیشه ای که در آن گرفتار است، متراکم می شود. مشکل بازده است. خورشید آب را به آرامی تبخیر می کند که آب تازه تولید شود. حتی برای زحمت اکثر مردم خیلی کم است.
محققان برای برطرف کردن مشکل تولید، سعی کردند آب نمک را با فیلم های شناور با ذرات نانو اندازه گیری کنند، که معمولا از طلا ساخته شده اند. طلا جاذب خوبی برای نور خورشید است و ذرات نانو انرژی خورشید را به نقاط کوچک مبدل می کند که آب را به طور موثری تبخیر می کنند. اما طلا و دیگر فلزات اصیل که به خوبی کار می کنند، بسیار گران هستند.
در حال حاضر، محققان با کمک مهندس برق جیا زو Jia Zhu در دانشگاه نانجینگ Nanjing چین یک جاذب خورشیدی آلومینیوم طراحی کرده اند، که فلزی فراوان و ارزان در کره زمین است. به طور معمول، آلومینیم جاذب خوبی برای نور فرابنفش محسوب می شود. اما محققان این جذب را در دو مرحله گسترش داده اند.
اول آنها فویل را به صورت آرایه منظم، هر یک 300 نانومتر طول دارند، سوراخ کردند. این آرایه از بازتاب مجدد به سطح جلوگیری می کند و نور را به لایه می تاباند. (این آرایه از نور منعکس کننده ی سطوح جلوگیری می کند و آن را از طریق فیلم پخش می کند و موجب جذب شدن می شود.)
همچنین محققان فویل اکسید آلومینیوم را با دوز اضافه آلومینیم تبخیر کرده اند. آلومینیم اضافه لایه نازکی در بالا تشکیل می دهد. اما در منافذ، اتم های آلومینیم به جزیره های کوچکی مبدل می شوند که موجب افزایش جذب می شوند.
جزیره های آلومینیم مانند طلا عمل می کنند و نقاط داغی ایجاد می کنند که تبخیر آب را افزایش می دهد. این روش خیلی خوب عمل کرد، به طوری که محققان توانستند آب نمک را تا سه برابر سریعتر از حالت بدون فویل خالص کنند، آنها این مطلب را در نشریه گزارش نمودند. تنها یک متر مربع از فویل، 2 تا 8 لیتر آب در ساعت تولید می کند. آزمایش ها نشان می دهد آب تصفیه شده مقادیر کمی نمک دارد. این مقدار کمتر از استاندارد سازمان بهداشت جهانی و اداره حفاظت از محیط زیست ایالات متحده برای آب آشامیدنی بی خطر محسوب می شود.
تنظیمات جدید احتمالا جایگزین روش های تصفیه آب صنعتی شود. بنی فریمن Benny Freeman، مهندس شیمی و متخصص آب شیرین کن در دانشگاه تگزاس در آستین می گوید: کسانی که در مقیاس وسیع کار می کنند، 65 لیتر آب در ساعت برای هر متر مربع غشاء تولید می کنند.
اگرچه در حال حاضر تاسیسات آب شیرین کن نیاز به انرژی اولیه زیاد دارد که معمولا از سوخت های فسیلی می گیرد. این باعث می شود در بسیاری کشورهای در حال توسعه غیرممکن شود. در نتیجه روش جدید می تواند راهی برای تصفیه آب به روشی مقرون به صرفه باشد. به گفته بنی فریمن Benny Freeman ، آب تمیز در مقیاس کم تولید می کند اما می تواند بازی را عوض کند.
به گفته او، رویکرد جدید هنوز جای خود را در دنیای واقعی باز نکرده است. در تجربیات فعلی، ستاپ 25 سیکل در ساعت با کمی کاهش عملکرد فعالیت می کند. اما در دنیای واقعی، باید چند ماه یا سال ها کار کند. محققان باید راه هایی برای ته نشینی نمک اضافی بیابند که آب برگ ها تبخیر می شود. اما بسیاری از افراد در نیاز مبرم به آب تازه هستند، منبع ارزان و جدیدی برای تصفیه پیش روست.
*ن