Зображення, завантажені з веб-сайту прес-служби Массачусетського технологічного інституту, доступні некомерційним організаціям, ЗМІ та громадськості згідно з некомерційною ліцензією Creative Commons Attribution Non Derivatives.Ви не можете змінювати надані зображення, якщо вони не були обрізані до правильного розміру.Під час відтворення зображень необхідно використовувати кредит;якщо його немає в списку нижче, зв’яжіть зображення з “MIT”.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили портативний опріснювальний пристрій вагою менше 10 кг, який видаляє частинки та сіль для отримання питної води.
Пристрій розміром з валізу споживає менше енергії, ніж зарядний пристрій для телефону, а також може живитися від маленької портативної сонячної панелі, яку можна придбати в Інтернеті приблизно за 50 доларів.Він автоматично виробляє питну воду, яка перевищує стандарти Всесвітньої організації охорони здоров’я.Технологія упакована в зручний пристрій, який працює нанатискання кнопки.
На відміну від інших портативних водогенераторів, які потребують проходження води через фільтр, цей пристрій використовує електрику для видалення частинок із питної води.Заміна фільтра не потрібна, що значно зменшує потребу в довгостроковому обслуговуванні.
Це може дозволити розгортати підрозділ у віддалених районах із обмеженими ресурсами, наприклад у громадах на невеликих островах або на борту морських вантажних суден.Його також можна використовувати для допомоги біженцям, які тікають від стихійних лих, або солдатам, які беруть участь у довготривалих військових операціях.
«Це справді кульмінація 10-річної подорожі для мене та моєї команди.Протягом багатьох років ми працювали над фізикою, що лежить в основі різних процесів опріснення, але поміщали всі ці досягнення в коробку, створювали систему та робили це в океані.Це було дуже корисним і корисним досвідом для мене», — сказав старший автор Чонгун Хан, професор електротехніки, інформатики та біоінженерії та член Лабораторії досліджень електроніки (RLE).
До Хана приєдналися перший автор Чонґьо Юн, співробітник RLE, Хюкджін Дж. Квон, колишній докторант, Сунгку Канг, докторант Північно-східного університету, і Командування розвитку бойових можливостей армії США (DEVCOM) Ерік Брак.Дослідження було опубліковано онлайн в журналі Environmental Science & Technology.
Юн пояснив, що комерційні портативні опріснювальні установки зазвичай вимагають насосів високого тиску, щоб проганяти воду через фільтри, які важко мініатюризувати без шкоди для енергоефективності установки.
Натомість їхній пристрій заснований на техніці, яка називається поляризацією концентрації іонів (ICP), яку група Хана запровадила понад 10 років тому.Замість фільтрації води процес ICP застосовує електричне поле до мембрани, розташованої над і під водним шляхом.Коли позитивно або негативно заряджені частинки, включаючи молекули солі, бактерії та віруси, проходять через мембрану, вони відштовхуються від неї.Заряджені частинки спрямовуються у другий потік води, який зрештою викидається.
Цей процес видаляє розчинені та зважені тверді речовини, дозволяючи чистій воді проходити через канали.Оскільки для цього потрібен лише насос низького тиску, ICP споживає менше енергії, ніж інші технології.
Але ICP не завжди видаляє всю сіль, що плаває в середині каналу.Тому дослідники запровадили другий процес, який називається електродіалізом, щоб видалити залишки іонів солі.
Юн і Кан за допомогою машинного навчання знайшли ідеальну комбінацію модулів ВЧД і електродіалізу.Оптимальна установка складається з двоступеневого процесу ICP, де вода проходить через шість модулів на першому етапі, потім через три модулі на другому етапі, після чого відбувається процес електродіалізу.Це мінімізує споживання енергії, водночас роблячи процес самоочищення.
«Хоча це правда, що деякі заряджені частинки можуть бути захоплені іонообмінною мембраною, якщо вони потрапили в пастку, ми можемо легко видалити заряджені частинки, просто змінивши полярність електричного поля», — пояснив Юн.
Вони зменшили та розмістили модулі ICP та електродіалізу, щоб підвищити їхню енергоефективність і дозволити їх розмістити в портативних блоках.Дослідники розробили пристрій для неспеціалістів, щоб запускати процес автоматичного опріснення та очищення лише однимкнопку.Коли солоність і кількість частинок падають нижче певних порогів, пристрій сповіщає користувачів, що вода готова до вживання.
Дослідники також створили додаток для смартфона, який бездротовим способом керує пристроєм і повідомляє дані в реальному часі про споживання енергії та солоність води.
Після лабораторних експериментів з водою різного ступеня солоності та каламутності (замутненості) пристрій було випробувано в польових умовах на бостонському пляжі Карсон.
Юн і Квон поставили коробку на березі й опустили годівницю у воду.Приблизно через півгодини прилад наповнив пластиковий стакан чистою питною водою.
«Було дуже захоплююче і несподівано те, що він був успішним навіть при першому запуску.Але я думаю, що головною причиною нашого успіху є накопичення всіх цих маленьких покращень, які ми зробили на цьому шляху», — сказав Хан.
Отримана вода перевищує стандарти якості Всесвітньої організації охорони здоров'я, а установка зменшує кількість завислих речовин щонайменше в 10 разів.Їх прототип виробляє питну воду зі швидкістю 0,3 літра на годину і споживає лише 20 ват-годин на літр.
За словами Хана, однією з найбільших проблем у розробці портативної системи є створення інтуїтивно зрозумілого пристрою, яким може користуватися кожен.
Юн сподівається комерціалізувати технологію через стартап, який він планує запустити, щоб зробити пристрій більш зручним для користувача та покращити його енергоефективність і продуктивність.
У лабораторії Хан хоче застосувати уроки, які він засвоїв за останнє десятиліття, до питань якості води, окрім опріснення, таких як швидке виявлення забруднюючих речовин у питній воді.
«Це, безумовно, захоплюючий проект, і я пишаюся прогресом, якого ми досягли на даний момент, але попереду ще багато роботи», — сказав він.
Наприклад, хоча «розробка портативних систем із використанням електромембранних процесів є оригінальним і цікавим напрямком автономного маломасштабного опріснення води», наслідки забруднення, особливо якщо вода має високу каламутність, можуть значно збільшити вимоги до обслуговування та витрати на енергію , зазначає Нідал Хілал, професор, інженер і директор Центру дослідження води в Абу-Дабі при Нью-Йоркському університеті, який не брав участі в дослідженні.
«Ще одне обмеження — використання дорогих матеріалів», — додав він.«Буде цікаво побачити подібні системи з використанням недорогих матеріалів».
Дослідження було частково профінансовано DEVCOM Soldier Center, Лабораторією водопостачання та харчових систем імені Абдула Латіфа Джаміля (J-WAFS), Програмою стипендій для докторантів Північно-Східного університету з експериментального штучного інтелекту та Інститутом штучного інтелекту Ru.
Дослідники з Лабораторії досліджень електроніки Массачусетського технологічного інституту розробили портативний водогенератор, який може перетворювати морську воду на безпечну питну, повідомляє Ян Маунт з Fortune.Маунт пише, що дослідник Джонгюн Хан і аспірант Брюс Кроуфорд заснували Nona Technologies для комерціалізації продукту.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту «розробили вільно плаваючий пристрій для опріснення, що складається з кількох шарів випарників, які рекуперують тепло від конденсації водяної пари, підвищуючи його загальну ефективність», — повідомляє Ніл Нелл Льюїс з CNN.«Дослідники припускають, що його можна сконфігурувати як плаваючу панель у морі, по трубах прісної води до берега, або він може бути розроблений для обслуговування однієї домогосподарства, використовуючи його в резервуарі з морською водою», — написав Льюїс.
Дослідники Массачусетського технологічного інституту розробили портативний опріснювач розміром з валізу, який може перетворювати солону воду на питну.натискання кнопки, повідомляє Елісавета М. Брендон з Fast Company.Пристрій може стати «важливим інструментом для людей на віддалених островах, морських вантажних кораблях і навіть у таборах біженців поблизу води», – написав Брендон.
Репортер Motherboard Одрі Карлтон пише, що дослідники Массачусетського технологічного інституту розробили «портативний пристрій для опріснення без фільтрів, який використовує генеровані сонячними електричні поля для відхилення заряджених частинок, таких як сіль, бактерії та віруси».Через підвищення рівня моря дефіцит стає все більшою проблемою для всіх.Ми не хочемо похмурого майбутнього, але ми хочемо допомогти людям підготуватися до нього».
Новий портативний опріснювач на сонячних батареях, розроблений дослідниками Массачусетського технологічного інституту, може виробляти питну водунатискання кнопки, за словами Тоні Хо Тран з The Daily Beast.«Пристрій не залежить від жодних фільтрів, як звичайні водогенератори», — написав Тран.«Замість цього він вбиває воду електричним струмом, щоб видалити з води мінерали, такі як частинки солі».