中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估計，到2025年有將近20億人可能沒有足夠的飲用水，來滿足他們的日常需求。解決這個問題的一個可能的方法是將海水淡化，即處理海水使其可飲用。然而，從海水中去除鹽分需要的能量是傳統(tǒng)淡水供應方式(即從河流或水井中取水)的10至1000倍。
基于這一問題，都靈理工大學能源部的一組工程師設計了一種新的海水淡化原型機，以可持續(xù)和低成本的方式淡化海水，更有效地利用太陽能。與以往的解決方案相比，該技術可以使給定太陽能的產(chǎn)水量翻一番，而且在不久的將來可能會進一步提高效率。最近在《自然可持續(xù)性》雜志上發(fā)表這些研究結果的年輕研究人員由Eliodoro Chiavazzo、Matteo Morciano、Francesca Viglino、Matteo Fasano和Pietro Asinari(多尺度建模實驗室)組成。
這項技術的工作原理非常簡單：靈感來自于植物，植物通過毛細作用和蒸騰作用將水從根部輸送到葉子上，我們的漂浮裝置能夠使用低成本的多孔材料收集海水，從而避免使用昂貴而笨重的泵。收集到的海水被太陽能加熱，從而維持鹽和蒸發(fā)水的分離。Matteo Fasano和Matteo Morciano解釋說，這一過程可以通過插入污染水和飲用水之間的薄膜來隔離，以避免它們的混合，這類似于一些能夠在海洋環(huán)境中生存的植物(例如紅樹林)。
紅樹林可在咸水中生長
傳統(tǒng)的海水淡化技術需要昂貴的機械或電子元件(如泵和/或控制系統(tǒng))，需要專門的技術人員進行安裝和維護，而團隊提出的海水淡化方法是基于自發(fā)過程，無需輔助機械和能量，因此被稱為被動技術。所有這些都使得該設備本質(zhì)上十分便宜，且易于安裝和維修。后一種特點在長期缺乏飲用水的沿海地區(qū)特別具有吸引力，這些地區(qū)的基礎設施和投資都很缺乏。
到目前為止，與有源技術相比，無源技術的一個眾所周知的缺點是效率低。都靈理工大學(Politecnico di Torino)的研究人員在創(chuàng)新方面遇到了這一障礙：以往的研究集中于如何最大限度地利用太陽能，而我們已經(jīng)將注意力轉(zhuǎn)移到對吸收的太陽能熱能進行更有效的管理上。通過這種方式，我們的生產(chǎn)力達到了創(chuàng)紀錄的水平，每天每平方米產(chǎn)生的飲用水可達20升。性能提高的原因是在幾個級聯(lián)蒸發(fā)過程中太陽能熱的回收?；谶@一過程的技術通常被稱為多效(multi-effect)，這里我們提供了一個證據(jù)，證明這種策略對于被動海水淡化技術也非常有效。
在利古里亞海(意大利瓦拉茲)進行測試的太陽能蒸餾器。
經(jīng)過兩年多的研發(fā)和在利古里亞海(意大利瓦拉茲)的直接測試，工程師們聲稱，這項技術可能會在偏遠的沿海地區(qū)產(chǎn)生影響，那里的飲用水很少，但太陽能充足，尤其是在發(fā)展中國家。此外，該技術特別適用于在緊急情況下提供安全、低成本的飲用水，例如在遭受洪水或海嘯襲擊的地區(qū)，使其數(shù)天或數(shù)周與電網(wǎng)和輸水管道隔絕。這項技術的進一步應用設想是用于食品生產(chǎn)的浮動式花園，這是一個有趣的選擇，尤其是在人口過剩的地區(qū)。
研究人員繼續(xù)在都靈理工大學的凈水中心研究這個問題，現(xiàn)在他們正在尋找可能的工業(yè)合作伙伴，使原型更加耐用、可伸縮和多用途。例如，該裝置的工程版本可用于過度開采地下水導致咸水滲入淡水蓄水層的沿海地區(qū)(在意大利南部一些地區(qū)這是一個特別嚴重的問題)，或可用于處理工業(yè)或采礦場被污染的水。
來源：每日科學 中國新能源網(wǎng)
