Чистая вода из непригодных для питья источников: ученые придумали, как ее очистить

По данным Организации Объединенных Наций, около одной пятой населения мира живет в районах, где не хватает воды. Ученые разработали парогенератор на древесной основе, который с помощью наноматериалов, производимых бактериями, использует солнечную энергию для очистки воды.

Солнечный парогенератор — это устройство, которое использует изобилие солнечной энергии для отделения чистой воды от загрязняющих веществ путем испарения. Ранее уже было придумано много разных версий этих устройств с различной эффективностью. Чтобы разработать лучшие солнечные парогенераторы, исследователи должны найти способы улучшить поглощение света, управление теплом, перенос воды и испарение.

Профессор Шу-Хонг Ю и его коллеги из Университета науки и технологии Китая хотели объединить все четыре улучшения в одном устройстве. Они выбрали древесину в качестве основы для своего генератора из-за его устойчивости и пористой структуры, которая обеспечивает быстрый водный транспорт.

Ученые сделали свое устройство с помощью бактерий, которые производили длинные целлюлозные нановолокна. Они же и связывали слои устройства вместе. Команда исследователей добавила бактерии на поверхность деревянного блока и позволила им бродить.

Затем ученые распыляли аэрозоль стеклянных пузырьков — крошечных полых сфер, которые обеспечивают отличную теплоизоляцию — на поверхность. Сферы стали внедряться в целлюлозные нановолокна, вырабатываемые бактериями, образуя гидрогель. Наконец, исследователи добавили углеродные нанотрубки, которые перепутались с целлюлозными нановолокнами, образовав испаряющийся верхний слой, поглощающий свет.

Солнечный парогенератор имеет верхний слой (черный) из светопоглощающих углеродных нанотрубок, средний слой (серый) из теплоизоляционных стеклянных пузырьков и нижний слой (коричневый) из древесины, переносящей воду. Предоставлено: Nano Letters

Устройство работает, транспортируя воду вверх через древесину к светопоглощающему слою, который нагревается солнцем. Вода испаряется, а пар собирается и конденсируется для получения чистой воды. Изолирующий слой стеклянных сфер предотвращает передачу тепла вниз через устройство и его потерю. А в это время наноразмерные структуры снижают энергию, необходимую для испарения воды. В результате, новое устройство имеет более высокую скорость испарения и эффективность, чем большинство существующих солнечных парогенераторов.