Новые технологии в опреснении воды. Один нанолитр из одного наноустройства.

В современном мире одна из наиболее острых проблем в оказании стабильного водоснабжения населения вынуждает научное сообщество искать более прогрессивные методы добычи и переработки водных ресурсов. Так, например, относительно недавно группой разработчиков на начальном этапе в условиях лаборатории проводились экспериментальные исследования по применению нового принципа опреснения воды - создав св микроячейке определённое электрическое поле, которое удаляет соли из морской воды, исследователи ввели новый метод опреснения морской воды, использование которого потребует меньшего потребления энергии и ресурсов по его созданию, т.к. устройства, основанные на нём, значительно проще, чем на традиционных методах. Новый метод требует так мало энергии, что он может работать на обычной пальчиковой батарейке.

Этот процесс позволяет избежать проблем, с которыми сталкиваются современные методы опреснения воды, устраняя необходимость в полупроницаемой мембране и отделяя соль от воды на микроуровне.

Такая технология была названа "электрохимически опосредованным опреснением морской воды", запатентована и находится в коммерческой разработке стартап-компанией.

Доступность воды для питья и полива сельскохозяйственных культур является одним из основных требований для поддержания и улучшения здоровья человека, Опреснение морской воды является одним из способов удовлетворения этой потребности, но большинство современных методов опреснения воды основаны на дорогих и легко загрязняемых мембранах. Безмембранный метод, который планируется разработать и внедрить, всё ещё нуждается в совершенствовании и расширении, но если исследователи смогут добиться успеха в этом, то однажды можно будет массово подавать пресную воду, используя простую, в т.ч. портативную и мобильную систему.

Этот новый метод особенно перспективен для районов с дефицитом воды, в которых проживает около трети жителей планеты. Многие из этих регионов имеют доступ к источникам морской воды, но не имеют доступа к энергетической, промышленной инфраструктуре и финансовым средствам, необходимым для опреснения воды с использованием традиционных технологий. В результате миллионы смертей в год в этих регионах объясняются причинами, связанными с отсутствием стабильного водоснабжения.

Предлагаемый метод заключается в том, что чтобы добиться опреснения воды, исследователи прикладывают небольшое напряжение (~3,0 В) к кварц-полимерному чипу, заполненному морской водой. Микросхема содержит микроканал с двумя ответвлениями. В месте соединения канала встроенный электрод нейтрализует некоторые из хлорид-ионов в морской воде, создавая «зону истощения ионов», которая увеличивает локальное электрическое поле по сравнению с остальной частью канала. Это изменение электрического поля является достаточным для перенаправления солей по одному направлению, позволяя опресненной воде проходить через другой канал. Такая реакция нейтрализации, происходящая на электроде, является основой кк удалению солей в морской воде.

Пока разработчики достигли опреснения 25 процентов против требуемых 99--ти, но они уверены, что цель может быть достигнута.

Изначально было проведено доказательство существования самого нового принципа, при котором исследователи добились сопоставимых улучшений производительности, основанных на принципе формирования зоны истощения ионов. Это говорит о том, что опреснение на 99 процентов не за пределами досягаемости в ближайшем будущем.

Другая важная задача заключается в интенсификации процесса. Сейчас в одном таком устройстве микроканалы размером с человеческий волос производят около 40 нанолитров обессоленной воды в минуту. Остаётся задача перенести этот принцип на бытовые и даже промышленные устройства, сделать эту технику для индивидуального или коммунального использования, устройство должно производить литры воды в день.

Если эти инженерные проблемы будут преодолены, то предвидится будущее, в котором технология будет развернута в разных масштабах для удовлетворения различных потребностей.

Возможно будет на первых этапах построить мобильный комплекс по оказанию помощи при бедствиях или других авариях муниципального масштаба.