Сонячні установки можуть бути дуже корисним способом отримання питної води з брудної або солоної рідини, але ефективність їх використання не завжди досить висока. Інженери Virginia Tech розробили “синтетичне дерево”, натхненне мангровими деревами, яке імітує природний процес транспортування води вгору через коріння і стебла в листя, збільшуючи швидкість очищення.
Базова конструкція опріснювача на сонячній енергії досить проста. Зазвичай все починається з резервуара з водою, спочатку непридатною для пиття, занадто солоною або просто брудною. Ця вода проходить через абсорбуючий матеріал, який потім нагрівається сонячним світлом, випаровуючи воду в повітря. Водяна пара направляється до кришки й конденсується, стікаючи в піддон для збору вже чистої води.
Різні пристрої являють собою варіації цієї базової конструкції з використанням різних матеріалів, які краще поглинають воду або тепло від сонячного світла. Серед них губчастий вуглець, матеріали для підгузок, аерогель або особливі «троянди», покриті чорним полімером.
Більшість пристроїв працюють завдяки капілярному принципу, коли рідина підіймається вгору через вузький простір, прилипаючи до країв і захоплюючи інші молекули вгору завдяки внутрішньому зчепленню молекул. Але цей метод не дуже ефективно масштабується й отримати велику кількість чистої води в адекватні терміни не вийде.
Тому для нового дослідження команда інженерів з Вірджинії звернулася за натхненням до природи в пошуках більш ефективної системи відведення води. Капілярна дія грає лише незначну роль в русі води, коли мова йде про рослини — велика частина води переміщається завдяки транспірації. Це процес, який дозволяє рослинам ефективно поглинати воду з коріння, через стовбури й гілки та через листя у вигляді водяної пари.
- Ризик затоплень в США виявився на 70% вищим
- Зміна клімату збільшило кількість вологи в атмосферних потоках
- У Канаді будують найвищу в світі дерев’яну будівлю
Транспірація являє собою свого роду всмоктування, викликане нижчим водним потенціалом в середовищі навколо рослини. Це спонукає молекули води виходити з рослини в повітря, збільшуючи напругу на молекулах води всередині рослини, що тягне їх вгору. Теоретично цей механізм дозволяє перекачувати воду на будь-яку висоту.
Нова синтетична деревина Virginia Tech складається з 19 пластикових трубок висотою 6 см і внутрішнім діаметром всього 3,175 мм Вони притягують воду до пористого керамічного диска, покритого графітом, з площею поверхні 22,9 см2, який виступає в ролі випаровується поверхні.
В ході випробувань дослідники виявили, що синтетичний матеріал здатний збирати в три рази більше води, ніж при використанні класичної системи з резервуаром. Команда заявляє, що в майбутньому вони будуть експериментувати з масштабами свого винаходу: зроблять «дерева» вище, додадуть їм більше керамічних «листя» і поекспериментують з використанням мембран для фільтрації солі з води.
«Ми очікуємо, що наш сонячний парогенератор знайде застосування у видобутку й очищенні підземних вод”, – заявив Джонатан Борейко, автор дослідження. “Кінцева мета — досягти тиску всмоктування, достатнього для того, щоб вода в океані проходила через фільтр, що виключає сіль, без використання механічної помпи. Ми хочемо досягти процесу, подібного до того, що дозволяє мангрові дерева рости в океанській воді».
Натхнення: www.popmech.ru