Новая система улавливает туман и превращает его в чистую воду

Nov 21, 2023

ETH Цюрих

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Исследователи из ETH Zurich разработали систему, которая улавливает туман в атмосфере и одновременно удаляет загрязнения во время работы с использованием солнечной энергии.

Система сбора урожая и очистки воды состоит из металлической проволочной сетки с реактивным покрытием, активируемым солнечным светом и улавливающим туман. Капли воды затем стекают в контейнер внизу. Сетка покрыта смесью специально подобранных полимеров и диоксида титана, который действует как химический катализатор и расщепляет молекулы загрязняющих веществ на безвредные частицы.

«Наша система не только собирает туман, но и очищает собранную воду, а это означает, что ее можно использовать в районах с атмосферным загрязнением, таких как густонаселенные городские центры», — сказал Ритвик Гош, соавтор статьи и ученый из Института Макса Планка. Институт исследований полимеров.

Система энергоэффективна, поскольку требует минимального обслуживания или вообще не требует его. Для регенерации катализатора требуется очень мало энергии за счет регулярной небольшой дозы УФ-излучения. Полчаса солнечного света достаточно, чтобы реактивировать оксид титана на 24 часа, утверждают исследователи в пресс-релизе.

Эта характеристика важна для территорий, которые не получают достаточного количества солнечного света.

Исследователи протестировали туман, собранный в их лабораториях и на небольшом заводе в Цюрихе. Это тревожный сигнал в исследовании, поскольку он ограничивает наше понимание того, как их недавно разработанная система будет работать в реальной атмосфере.

Согласно пресс-релизу, исследователи собрали 8 процентов воды из искусственно созданного лабораторного тумана и разрушили 94 процента органических соединений, таких как капли дизельного топлива и бисфенол А, которые были добавлены.

«В градирнях пар уходит в атмосферу. В Соединенных Штатах, где я живу, мы используем большое количество пресной воды для охлаждения электростанций», — сказал Томас Шуциус, еще один соавтор статьи и профессор Калифорнийского университета в Беркли.

«Было бы разумно собрать часть этой воды до того, как она утечет, и убедиться, что она чистая, на случай, если вы захотите вернуть ее обратно в окружающую среду», — добавил он.

Посредством своего исследования ученые хотят решить глобальную проблему нехватки воды. Несмотря на то, что у нас достаточно источников пресной воды, их последняя система может способствовать дальнейшему развитию систем сбора воды.

Исследование было опубликовано в рецензируемом научном журнале Nature Sustainability.

Аннотация исследования:

Сбор атмосферной воды обеспечивает децентрализованное и устойчивое снабжение пресной водой в районах, удаленных от природных водных ресурсов. Однако важной проблемой является то, что источники воды, такие как туман, подвержены загрязнению переносимыми по воздуху загрязнителями, особенно вблизи населенных пунктов. Здесь мы демонстрируем рационально спроектированную систему, которая может улавливать туман с высокой эффективностью и одновременно разлагать органические загрязнители. В основе нашей конструкции лежит проволочная сетка, покрытая наночастицами диоксида титана анатаза, встроенными в полимерную матрицу. После активации солнечным светом слой фотоактивного диоксида титана разлагает органические молекулы, такие как дизельное топливо, даже в отсутствие солнечного света; более того, смачиваемость поверхности сетки рассчитана на улучшение извлечения воды. При испытаниях на открытом воздухе устройство может поддерживать хорошие характеристики сбора тумана, а также эффективность очистки воды > 85%. Непрерывное производство воды с пассивной очисткой, продемонстрированное в нашем исследовании, обеспечивает безэнергетическое решение проблемы нехватки воды.