Zappa salt ur havsvatten

Metoden, som skapar ett litet elektriskt fält som tar bort salter från havsvatten, förbrukar mindre energi och är dramatiskt enklare än konventionella tekniker.
Tekniken, som beskrivs i tidskriften Angewandte Chemie, kräver så lite energi att den kan köras på ett köpt batteri.

Processen, kallad elektrokemiskt förmedlad avsaltning av havsvatten, undviker de problem som står inför nuvarande avsaltningsmetoder genom att eliminera behovet av ett membran och genom att separera salt från vatten i mikroskala.

'Neutraliseringsreaktionen som sker vid elektroden är nyckeln till att ta bort salterna i havsvatten', säger Kyle Knust. Som ett troll vid foten av bron, förhindrar jonutarmningszonen att salt passerar igenom, vilket resulterar i produktion av sötvatten. Upphovsman: University of Texas i Austin

'Tillgången på vatten för dricks- och växtbevattning är ett av de mest grundläggande kraven för att upprätthålla och förbättra människors hälsa', säger Richard Crooks, kemiprofessor vid University of Texas i Austin.

”Avsaltning av havsvatten är ett sätt att tillgodose detta behov, men de flesta nuvarande metoder för avsaltning av vatten är beroende av dyra och lätt förorenade membran. Den membranfria metoden som vi har utvecklat måste fortfarande förädlas och skalas upp, men om vi kan lyckas med det kan det en dag vara möjligt att tillhandahålla färskt vatten i massiv skala med ett enkelt, till och med bärbart system. ”

Denna nya metod har ett särskilt löfte för de vattenbelastade områden där ungefär en tredjedel av planetens invånare bor. Många av dessa regioner har tillgång till rikligt havsvatten men inte till energiinfrastrukturen eller pengar som behövs för att avsalta vatten med konventionell teknik. Som ett resultat härrör miljontals dödsfall per år i dessa regioner till vattenrelaterade orsaker.

'Troll' avleder färskt vatten

För att uppnå avsaltning applicerar forskarna en liten spänning (3,0 volt) på ett plastflis fyllt med havsvatten. Chippet innehåller en mikrokanal med två grenar.
Vid korsningen av kanalen neutraliserar en inbäddad elektrod några av kloridjonerna i havsvatten för att skapa en 'jonutarmningszon' som ökar det lokala elektriska fältet jämfört med resten av kanalen.

Denna förändring i det elektriska fältet är tillräcklig för att omdirigera salter till en gren, så att avsaltat vatten kan passera genom den andra grenen.
'Neutraliseringsreaktionen som inträffar vid elektroden är nyckeln till att ta bort salterna i havsvatten', säger Kyle Knust, doktorand i Crooks lab och första författare på tidningen. Som ett troll vid foten av bron, förhindrar jonutarmningszonen att salt passerar igenom, vilket resulterar i produktion av sötvatten.

Dricker vatten

Hittills har skurkar och kollegor uppnått 25 procent avsaltning. Även om dricksvatten kräver 99 procent avsaltning, är de övertygade om att målet kan uppnås.
'Detta var ett principbevis', säger Knust. 'Vi har gjort jämförbara prestandaförbättringar samtidigt som vi utvecklat andra applikationer baserat på bildandet av en jonutarmningszon. Det tyder på att 99 procent avsaltning inte ligger utanför vår räckvidd. ”

Den andra stora utmaningen är att skala upp processen. Just nu producerar mikrokanalerna, ungefär lika stora som ett människohår, cirka 40 nanoliter avsaltat vatten per minut. För att göra denna teknik praktisk för individuell eller kommunal användning måste en enhet producera liter vatten per dag. Författarna är övertygade om att detta också kan uppnås.
Om dessa tekniska utmaningar övervinns förutser de en framtid där tekniken används i olika skalor för att möta olika behov.

Ulrich Tallarek vid University of Marburg hjälpte till att utveckla den patentsökta tekniken, som är i kommersiell utveckling av Okeanos Technologies.

ViaFramtid