海水通过太阳能变成淡水 一种新的低成本技术

2019-02-06 15:16:47
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据粮农组织估计,到2025年,将近20亿人可能没有足够的饮用水来满足他们的日常需求。这个问题的可能解决方案之一是海水淡化,即处理海水使其可饮用。然而,从海水中去除盐需要比传统的淡水供应方法多10到1000倍的能量,即从河流或水井中抽水。

受此问题的影响,都灵理工大学能源部的一个工程师团队设计了一个新的原型,以可持续和低成本的方式使海水淡化,更有效地利用太阳能。与先前的解决方案相比,所开发的技术实际上能够使给定太阳能产生的水量加倍,并且在不久的将来可能进一步提高效率。最近在“ 自然可持续性 ”杂志上发表这些结果的年轻研究小组由Eliodoro Chiavazzo,Matteo Morciano,Francesca Viglino,Matteo Fasano和Pietro Asinari(多尺度模拟实验室)组成。

该技术的工作原理非常简单:“受植物的启发,通过毛细管作用和蒸腾作用将水从根部输送到叶子,我们的浮动装置能够使用低成本的多孔材料收集海水,从而避免使用昂贵的收集的海水然后通过太阳能加热,维持盐与蒸发水的分离。这一过程可以通过插入污染水和饮用水之间的膜来促进,以避免它们混合,类似于一些能够在海洋环境中生存(例如红树林),“Matteo Fasano和Matteo Morciano解释道。

传统的“主动”海水淡化技术需要昂贵的机械或电气部件(如泵和/或控制系统),并需要专业技术人员进行安装和维护,Politecnico di Torino团队提出的海水淡化方法是基于没有自发过程的自发过程。借助辅助机械,因此可称为“被动”技术。所有这些使得该设备本身便宜且易于安装和维修。后者的特征在长期缺乏饮用水并且集中式基础设施和投资尚未达到的沿海地区尤其具有吸引力。

到目前为止,与“有源”技术相比,“被动”脱盐技术的一个众所周知的缺点是能效低。Politecnico di Torino的研究人员在创造力方面遇到了这个障碍:“虽然以前的研究主要集中在如何最大限度地吸收太阳能,但我们已经将注意力转移到了对吸收的太阳能热能的更有效管理上。这样,我们一直在能够达到每平方米暴露在阳光下每天20升饮用水的生产力记录值。性能提升背后的原因是在几个级联蒸发过程中“回收”太阳能热量,符合的理念是“做得更多,做得更少”。基于这一过程的技术通常被称为“多效”,

在开发原型超过两年并直接在利古里亚海(意大利瓦拉泽)进行测试后,Politecnico的工程师声称这项技术可能会对沿海偏远地区产生影响,饮用水少但太阳能充足,特别是在开发中国家。此外,该技术特别适用于在紧急情况下提供安全和低成本的饮用水,例如在遭受洪水或海啸袭击的地区,并且从电网和渡槽中隔离数天或数周。为该技术设想的另一个应用是用于食品生产的浮动花园,特别是在人口过剩的地区,这是一个有趣的选择。研究人员继续在Politecnico di Torino清洁水中心开展此项工作,现在正在寻找可能的工业合作伙伴,使原型更耐用,可扩展和多功能。例如,该设备的工程版本可用于沿海地区,地下水过度开采导致盐水侵入淡水含水层(意大利南部某些地区特别严重的问题),或者可以处理受工业污染的水域或采矿厂。

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