Kağıt ve Güneş Işığı ile Suyu Temizleyen Cihaz

Fotoğraf : Geliştirilen yeni su arıtma tekniği, bir karbon kağıt tabakasının yukarıdan aşağıya v olarak katlanmasını içerir. Kağıdın alt kenarları suyu emerken, karbon kaplama güneş enerjisini emer ve buharlaşma için ısıya dönüştürür.( Huaxiu Chen/U. Buffalo)

Araştırmacılar güneş ışığını kullanarak nerdeyse tam verimle suyu temizleyen bir cihaz üzerinde çalışmaktalar.

Suyu buharlaştırmak ve arıtmak için güneş ışığının kullanılması fikri çok eski zamanlardan gelmektedir. Yunan filozof Aristotle böyle bir prosesi  2000 yıl  önce tanımlamıştır.

Araştırmacıların geliştirdiği metot siyah karbon kağıdının üçgen şeklinde katlanması ve suyun hem emilimi hem de buharlaşmasında kullanılmasını içerir.

“Mini buzdolabı büyüklüğünde güneş enerjisi ile, her gün 10-20 lt arasında temiz su üretebileceğimizi tahmin ediyoruz.”

Buffalo Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Üniversitesi’nde Elektrik Mühendisliği Bölümü’nde Doçent olan Qiaoqiang Gan “Projemiz doğal güneş ışığı altında teorik olarak hesaplanandan daha hızlı bir şekilde içme suyu üretebiliyor.” diyor.

“Genellikle, güneş enerjisi suyu buharlaştırmada kullanıldığında, enerjinin bir kısmı çevreye kayıp olarak verilir. Bu durum, prosesi  %100’den daha az verimli hale getirir. Sistemimiz çevredeki ortamdan ısı çekmenin bir yolunu buluyor ve bu da mükemmel bir verim elde etmemizi sağlıyor.”

Bu düşük maliyetli teknoloji ile, kaynakların az olduğu ya da doğal afetlerin meydana geldiği bölgelerde içme suyu sağlanabilir.

Elektrik mühendisliği doktora mezunu Haomin Song “Hükumet yetkilileri ve felaket bölgelerinde çalışan sivil toplum kuruluşları ile konuştuğunuzda her gün ne kadar su üretebileceğinizi bilmek isterler” diyor ve “Günlük performansın arttırılması için bir stratejimiz var .” diye ekliyor.”Hala bir mini buzdolabı büyüklüğünde bir güneş enerjisi ile her gün 10-20 litre temiz su üretebileceğimizi tahmin ediyoruz.”

Bu cihazlar güneşi ısıtarak suyu buharlaştırmakta, tuz,bakteri ve kirleri bırakmaktadırlar. Daha sonra, su buharı, temiz bir kapta toplanıp, soğutularak buhar fazından sıvı hale geçmektedir.

Projenin bir çok avantajı vardır. Güneş, hemen hemen her yerde değerlendirebileceğimiz kolay ulaşılabilir bir güç kaynağıdır.Ancak ne yazık ki, en son güneş modelleri hala su buharlaştırmada biraz yetersiz kalmaktadır.

Gan’in ekibi bu zorlu işi, mantıkdışı ve bir o kadar da düzenli bir trick ile ele aldı: Buharlaştırma sisteminin verimini soğutma yoluyla artırdı.

Bahsedilen teknolojinin temeli , bir kuş evi çatısı gibi baş aşağı “V” şeklinde katlanmış bir karbon kağıdıdır. Kağıdın alt kenarları, bir peçete gibi sıvıyı emerek, bir su havuzuna asılır. Aynı zamanda, karbon kaplama güneş enerjisini emer ve buharlaşma için ısıya dönüştürür.

Gan’in açıkladığı gibi, kağıdın eğimli geometrisi onu aydınlatan güneş ışığının yoğunluğunu azaltarak serinletir. (Düz bir yüzey doğrudan güneş ışınlarından etkilenecektir.) Karbon kaplı kağıdın çoğu oda sıcaklığında kaldığından, buharlaşma süreci sırasında meydana gelen düzenli güneş enerjisi kaybını telafi ederek çevredeki ısıyı çekebilir.

Yeni çalışmaya göre , bu projeyi kullanarak, araştırmacılar 2.2 litre su buharlaştırdı. Bu değer teorik üst sınır olan 1.68 litreden daha yüksektir. Ekip normal güneş yoğunluğunda güneş simulatörü kullanarak testleri laboratuarda gerçekleştirmiştir.

Gan, güneş enerjisi buharlaştırma teknolojileri üzerinde çalışan çoğu grubun, metalik plazmonik ve karbon bazlı nanomalzemeler gibi gelişmiş malzemeler geliştirmeye çalıştığını belirtiyor. Son derece düşük maliyetli malzemeler kullanmaya odaklanarak, rekor kıran bu projeyi gerçekleştirebildiklerini vurguluyor.

Gan ekliyor. “Güneş enerjisi girdisini düşündüğünüzde güneş buharlaşma işleminin ısıl verimliliğinin yüzde 100 olduğu bilinen tek örnek budur. Buharın ortam sıcaklığının altında olduğu bir teknik geliştirerek, yüksek sıcaklıktaki buhar oluşumuna alternatifleri keşfetmek için yeni araştırma olanakları yaratıyoruz. ”

Araştırmacılar, buluşu ihtiyacı olan kişilere getirmek için bir başlangıç, , Sunny Clean Water, yaptı. NSF Small Business Innovation Research programının desteğiyle şirket, yeni buharlaştırma sistemini güneş enerjili bir su arıtma cihazı olan bir güneş enerjisi prototipine entegre ediyor.

Çalışma Advanced Science dergisinde yer almaktadır. Projeyi The National Science Foundation finanse etmekte olup, Fudan Üniversitesi(Çin) ve Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden araştırmacılar da projeye katkıda bulunmuşlardır.

Kaynak : futurity.org