Damıtma, tuzlu sudan tatlı su elde etmek için kullanılan en eski yöntemdir. Yüzyıllardır kullanılan bu proses, su buharı üretmek için büyük miktarda ısı enerjisi gerektirir. Bu da Su Damıtma Tesisi‘nin işletme masraflarının yarısından fazlasını oluşturmaktadır. Rice Üniversitesi‘nin Nanoteknoloji ve Etkin Su Arıtma (NEWT) Merkezi‘nde bulunan bilim insanları bu sorunun üstesinden gelmek için, güneş ışığını ısıya dönüştüren karbon karası nanopartiküllerden yararlanarak bir şebeke dışı çözüm geliştirdi. Geliştirilen bu teknoloji, temiz su içermeyen alanlarda kişisel veya topluluk kullanımı için küçük ölçekte içme suyu elde etmek için kullanılabilir.
NEWT’nin Nanofotonik özellikli Güneş Membran Damıtım (NESMD) teknolojisi; membran destilasyon teknolojisi ve ışık yakalayıp, depolayan nanofotoniklerin bir kombinasyonunu kullanıyor. Proje Ekibinin lideri Qilin Li, sistemin çalışma prensibiyle ilgili şu açıklamalarda bulundu: “Membran distilasyonu, [sıcak] kaynak suyunu [soğuk] temiz sudan ayırmak için gözenekli, hidrofobik bir zar kullanıyor. Memedeki gözenek alanı havayla doludur. Bu nedenle su, kaynak suyu ve membran arasındaki arayüzde buharlaşır. İki taraf arasında bir sıcaklık farkı olduğunda, su buharı zarın besleme (kaynak suyu) tarafından temiz su tarafına taşınır ve saf su oluşturmak üzere yoğunlaşır.”
Çalışmada kullanılmış ölçeklendirilmiş su damıtma test yatağı
Kaynak suyu, membrana gömülmüş olan ve güneş ışığını % 80 oranına kadar ısıya dönüştürebilen karbon karası nanopartiküller kullanılarak ısıtılır. Burada yüksek ısı yoğunluğu elde edebilmek için ince bir katmanda uyarıcı fotonlar yakalanır.
Güneş ışığının, tuzdan arındırma sistemine güç kazandırmak ve ışığını güneş enerjisine dönüştürmesi için güneş paneli kullanan yöntemleri de mevcuttur. Bu yöntem, düşük sıcaklıklarda çalışabilen NESMD’nin aksine, dalgalanan güneş ışığının yoğunluğuna bağlıdır. Li, “Bu proses, nispeten düşük sıcaklıklarda daha yüksek verimliliği olan güneş fotovoltaik dönüşümü yerine güneş termal ısıtma dönüşümüyle güçlendirildi” dedi. Nanopartiküller, foton enerjisini membran yüzeyinde yüksek verimlilikle ısıya dönüştürerek, membranın besleme tarafında yükseltilmiş bir sıcaklık oluştururlar.
NESMD, kendi kendine yeten ve kendi gücünü kendi sağladığından küçük ölçekli su arıtımı için iyi bir adaydır. Li, teknolojinin en iyi kullanım alanlarının istikrarlı bir şebeke kaynağına erişimi olmayan bölgeler ve yüksek tuzluluk derecesine sahip endüstriyel atık suyun damıtma tesisleri olacağını söyledi.
Li yaptığı açıklamada yeni sistemin maliyetinin de oldukça uygun olduğunu belirtti. “Bütün sistem, güneş enerjisiyle güçlendirilerek çok yüksek kullanım verimliliğine ulaşıyor. (Bu teknoloji ile güneş ışığı % 75’den fazla verimlilik ile ısıya dönüştürülüyor) Ayrıca tüm parçalar düşük su basınçlı plastiklerle kolaylıkla yapılabilir (Deniz suyu ters osmoz sistemlerinde kullanılan yüksek kaliteli paslanmaz çelik veya pahalı alaşımlara gerek yoktur).” Basınçla yönlendirilmeyen ve geleneksel membran damıtma proseslerinin yüksek su devir-daim oranına ihtiyaç duyulmadığı için bu proses aynı zamanda son derece düşük pompalama enerjisi gerektirir.
Yorumlar