Создан чип для опреснения воды
Международная группа ученых разработала чип, который создает небольшое электрическое поле и тем самым удаляет соль из морской воды. Новый метод, требующий минимального количества энергозатрат, позволит очищать большие объемы воды и отказаться от использования дорогостоящих мембран.
Американские ученые из Техасского университета в Остине и немецкие ученые из Марбургского университета имени Филиппа создали новый метод масштабного опреснения воды, который требует настолько мало энергии, что может работать с помощью купленного в магазине аккумулятора.
Запатентованная технология уже находится в стадии коммерческой разработки стартап-компании Okeanos Technologies, созданной самими разработчиками.
«Наличие пресной воды для питья и орошения сельскохозяйственных культур является одним из основных требований для поддержания и улучшения здоровья человека, — рассказал один из авторов идеи Ричард Крукс из Техасского университета. — Опреснение воды является одним из решений этой задачи, но в данный момент для него используются дорогостоящие и легкозагрязняемые мембраны».
Исследователи нашли альтернативу этой традиционной технологии и решили использовать «водный» чип, который представляет собой пластиковое устройство с двумя микроканалами. Он работает по принципу электрохимического опосредованного опреснения морской воды. К чипу подается напряжение в 3 вольта, которое позволяет создать «зону ионного истощения», в результате чего пресная вода проходит по одному каналу, а соль — по другому.
В настоящий момент разработчики добились очищения воды на 25%, в то время как для получения пресной воды требуется очищение на 99%. Кроме того, система должна быть адаптирована для масштабного опреснения морской воды. А сейчас она производит около 40 нанолитров обессоленной воды в минуту. Тем не менее ученые уверены, что им под силу достичь необходимого результата, немного усовершенствовав процесс.
По мнению вице-президента Нанотехнологического общества России Дениса Андреюка, чипу еще предстоит превратиться в конкретное устройство для очистки жидкости.
«Чтобы получить пресную воду с помощью этого чипа, в данный момент придется сделать 10—15 циклов. Проблема в том, что этот механизм селективного отделения ионов работает, только если канал в чипе маленький. Если его сделать еще меньше, чем сейчас, селективность будет выше. Но маленький канал — это большое сопротивление. Главная проблема с мембраной в том, что вода должна проходить через нее под давлением, для чего необходимы затраты электроэнергии. В этом случае у маленького канала также будет большое сопротивление, поэтому необходимо приложить усилия, чтобы вода через него проходила. Толщина канала равна толщине человеческого волоса, и таких каналов потребуются десятки тысяч. Каждый канал дает сопротивление, которое необходимо преодолевать, для чего опять же нужна энергия. Поэтому вопрос энергетических затрат здесь будет таким же, как и при использовании мембраны», — отметил г-н Андреюк.