Das solarbetriebene Hydrogelgerät Princeton University
Eine neue Erfindung der Princeton University verwendet Sonnenlicht, um einen Wasseraufbereitungsprozess durchzuführen, der von der Fähigkeit des Kugelfisches inspiriert ist, Wasser zu absorbieren.
Das Gerät, detailliert in einer Studie Diese Woche, am 31. März, veröffentlicht, könnte eine kostengünstige netzunabhängige Wasseraufbereitung ermöglichen und Gemeinden weltweit mit sauberem Trinkwasser versorgen.
"Für mich ist das Aufregendste an dieser Arbeit, dass sie sowohl im großen als auch im kleinen Maßstab vollständig netzunabhängig betrieben werden kann", so Rodney Priestley, Mitentwickler des Geräts. erklärt in einer Pressemitteilung .
"Es könnte auch in den Industrieländern an Standorten funktionieren, an denen eine kostengünstige, nicht angetriebene Wasseraufbereitung erforderlich ist", fuhr Priestley fort.
Das neue Gerät ähnelt stark einem großen Schwamm, nimmt jedoch Wasser auf und hinterlässt Verunreinigungen. Um das gereinigte Wasser aus dem Schwamm zu sammeln, muss es nur vom Benutzer ins Sonnenlicht gestellt werden.
Das Gel könnte abends in eine Wasserquelle gegeben und dann tagsüber ins Sonnenlicht gestellt werden, um das Wasser freizusetzen, sagten die Forscher.
Die Forscher ließen sich vom Kugelfisch inspirieren, der Wasser aufnimmt, um seinen Körper bei Bedrohung anzuschwellen, bevor er ihn freigibt, sobald die Gefahr verschwunden ist, erklärte Priestley.
Kostengünstige solarbetriebene Wasseraufbereitung
Die Hydrogelmaterial Das Herzstück des Geräts wurde mit Hilfe von Xiaohui Xy entwickelt, a Postdoktorand des Präsidenten von Princeton am Department of Chemical and Biological Engineering und Miterfinder.
"Sonnenlicht ist kostenlos", sagte Xu, "und die Materialien für dieses Gerät sind kostengünstig und ungiftig. Dies ist also eine kostengünstige und umweltfreundliche Methode zur Erzeugung von reinem Wasser."
In ihrer Arbeit stellen die Autoren fest, dass ihre Technologie die höchste passive solare Wasseraufbereitungsrate aller konkurrierenden Technologien aufweist.
Das im Gerät verwendete Gel kann Wasser mit Erdöl und anderen Ölen, Schwermetallen wie Blei und Krankheitserregern wie Hefe reinigen.
In ihrer Forschung hat das Team hinter dem Gerät gezeigt, dass das Gel seine Fähigkeit beibehält, Wasser für mindestens zehn Einweich- und Entladezyklen zu filtern, ohne dass eine Leistungsminderung erkennbar ist.
Ein skalierbarer Wasserreiniger zum Wohle der Gesellschaft
Entscheidend ist, dass das Gerät Wasser viel schneller filtert als bestehende Methoden der passiven solarbetriebenen Wasserreinigung, erklärten die Forscher.
Da die meisten anderen solarbetriebenen Reinigungsmethoden Sonnenlicht zum Verdampfen von Wasser verwenden, dauert es erheblich länger als die Zeit, die das Gel benötigt, um Wasser aufzunehmen und freizusetzen.
Das Hydrogel wirkt aufgrund seiner sich ändernden Eigenschaften bei verschiedenen Temperaturen. Die hochporöse wabenartige Struktur des Gels besteht aus langen Ketten sich wiederholender Moleküle, die zu einem Netz vernetzt sind. Diese bestehen aus hydrophilen Bereichen sowie aus wasserabweisendem Materialhydrophobe Regionen.
Mit anderen Worten, bei Raumtemperatur kann das Gel als Schwamm wirken und Wasser aufsaugen. Wenn es eine Hitze von 33 Grad Celsius erreicht, beginnt das Gel jedoch, Wasser aus seinen Poren zu drücken.
Das Gel befindet sich in zwei weiteren Schichten, die verhindern, dass Verunreinigungen in das innere Gel gelangen. In der mittleren Schicht wird ein dunkles Material namens Polydopamin verwendet, um Sonnenlicht in Wärme umzuwandeln, auch wenn die Außentemperatur nicht sehr warm ist.
Die äußere Schicht des Geräts ist eine Filterschicht aus Alginat, die verhindert, dass Krankheitserreger und andere Materialien in das Gel gelangen.
Das Team hinter dem Gerät und dem Prozess sucht derzeit nach Möglichkeiten, die Technologie allgemein verfügbar zu machen, damit sie funktioniert. einer wachsenden Initiative beitreten zum Wohle der Gesellschaft insgesamt und zur Veränderung des Lebens von Menschen in Gemeinden mit knappem Trinkwasser.