Chiński 'nano-las’ produkuje wodę pitną za 5 groszy za litr. Jak to działa?

Naukowcy z Uniwersytetu w Shenzhen ogłosili przełom, który może rozwiązać problem braku wody pitnej na wyspach i w przybrzeżnych regionach pustynnych. Stworzyli urządzenie odsalające, które zamienia wodę morską w czystą wodę pitną, wykorzystując wyłącznie energię słoneczną. Co najważniejsze – szacunkowy koszt litra takiej wody to zaledwie 0,1 juana, czyli około 5 groszy. Dla porównania, litr wody w butelce kosztuje zwykle kilka złotych.

Czym jest „nano-las”?

→ Czytaj też: Największy otwarty model AI ma 2,8 biliona parametrów. Chiny rzucają wyzwanie USA

Kluczem do sukcesu jest materiał o skomplikowanej nanostrukturze, przypominający miniaturowy las – stąd nazwa „nano-las”. Składa się z miedzi, cynku, cyny i siarki (w skrócie CZTS). Dzięki trójwymiarowej, hierarchicznej budowie pochłania ponad 95% promieniowania słonecznego w szerokim zakresie widma. Światło wpada między pionowe „nanopnie” i wielokrotnie się odbija, zanim zostanie zamienione na ciepło. To właśnie ta lokalna koncentracja ciepła na powierzchni wody sprawia, że proces parowania jest niezwykle wydajny. Wcześniejsze próby odsalania energią słoneczną często kończyły się niską efektywnością, ponieważ ciepło rozpraszało się w dużej objętości cieczy. Zespół kierowany przez profesora Zhanga opublikował wyniki w prestiżowym czasopiśmie Advanced Materials.

Jak działa urządzenie?

→ Czytaj też: Zamrozili światłowód do -196°C. Efekt może zmienić komputery na zawsze

Prototyp unosi się na powierzchni wody. Promienie słońca padające na powierzchnię nano-lasu rozgrzewają cienką warstwę cieczy, która błyskawicznie zamienia się w parę. Ta unosi się i skrapla na chłodniejszej powierzchni zbiornika. Krople czystej wody spływają do naczynia, pozostawiając sól i inne zanieczyszczenia na pływającym materiale. Cały proces jest pasywny – nie potrzebuje pomp, baterii ani żadnego zewnętrznego zasilania. Urządzenie wytwarza około 1,2 litra wody na metr kwadratowy na godzinę przy naturalnym nasłonecznieniu, bez potrzeby stosowania skomplikowanych koncentratorów światła. Co więcej, sól można łatwo usunąć, a urządzenie działa bez spadku wydajności nawet po 100 cyklach, zachowując 97% skuteczności. Badacze przetestowali je na prawdziwej wodzie z zatoki Shenzhen i nie zaobserwowali żadnych zatorów ani korozji.

Ile kosztuje litr takiej wody?

Zespół oszacował, że przy masowej produkcji koszt uzyskania litra wody pitnej wyniósłby zaledwie 0,1 juana (około 5 groszy). To kilkadziesiąt razy mniej niż cena butelkowanej wody w sklepie. Dla porównania – konwencjonalne odsalanie termiczne wymaga ogromnych ilości energii elektrycznej i kosztuje wielokrotnie więcej. Na potrzeby czteroosobowej rodziny wystarczyłoby około 10 metrów kwadratowych takich paneli, aby pokryć dzienne zapotrzebowanie na wodę do picia. Materiały użyte do budowy urządzenia – miedź, cynk, cyna i siarka – są powszechnie dostępne, nietoksyczne i nadają się do recyklingu, co dodatkowo obniża koszty i ułatwia wdrożenie.

Czy to rozwiąże problem braku wody?

Choć prototyp jest obiecujący, droga do masowego wdrożenia jest długa. Naukowcy podkreślają jednak, że technologia może stać się przełomem zwłaszcza dla suchych wybrzeży i wysp, gdzie słońca nie brakuje, a słodkiej wody dramatycznie ubywa. Urządzenie nie wymaga stałej konserwacji ani skomplikowanej infrastruktury, dlatego mogłoby być wykorzystywane również w sytuacjach kryzysowych, na przykład po katastrofach naturalnych. Jeśli uda się zwiększyć skalę produkcji, w przyszłości każdy będzie mógł mieć własne, małe źródło taniej i czystej wody prosto z morza – bez rachunków za prąd i bez plastikowych butelek.