Прорыв в солнечном опреснении: новая технология добывает пресную воду и литий без токсичных отходов

Исследователи из Рочестерского университета разработали новую технологию солнечного опреснения, которая позволяет получать пресную воду из морской, не создавая токсичных отходов в виде концентрированного рассола. Установка, созданная под руководством профессора Чунлэя Го, использует лазерную обработку черного металла для эффективного поглощения солнечного света и испарения воды.

Традиционные методы опреснения, такие как обратный осмос, требуют много энергии и химикатов, а также производят огромное количество рассола, который при сбросе в океан вредит морским экосистемам. Новая система решает эти проблемы: она не требует химической предварительной обработки и не производит жидких отходов.

Ключевой элемент — панели из черного металла, обработанные фемтосекундными лазерами. Это придает поверхности два свойства: она поглощает почти весь солнечный свет и обладает супергидрофильностью (сильно притягивает воду). Тонкий слой морской воды втягивается на активную зону панели, где испаряется, а соли и минералы отводятся на пассивные участки. Этот процесс предотвращает засорение системы, используя «эффект кофейного кольца» — тот же принцип, по которому частицы кофе собираются по краям высохшей капли.

В отличие от лабораторных экспериментов с упрощенной морской водой, реальная океанская вода содержит магний и кальций, образующие твердые корки, которые могут заблокировать систему. Разработанные микроскопические канавки на поверхности металла направляют эти минералы прочь от зоны испарения, позволяя системе самоочищаться. Тесты с водой из Тихого, Атлантического и Индийского океанов подтвердили эффективность технологии.

Главное преимущество — соли извлекаются в твердом виде, а не в виде рассола. Это не только решает проблему утилизации отходов, но и позволяет добывать ценные минералы, включая литий, необходимый для производства аккумуляторов. В ходе эксперимента с водой из Большого Соленого озера (США) ученые смогли извлечь около 50% лития, содержащегося в солях после опреснения. Профессор Го отметил, что добыча лития из земли энергоемка и вредна для экологии, поэтому его извлечение из соленой воды может стать важным альтернативным источником.

Хотя технология пока существует в виде прототипа, исследователи уверены, что ее можно масштабировать для крупномасштабного производства пресной воды и ценных минералов. Исследование финансировалось Национальным научным фондом, Фондом Билла и Мелинды Гейтс и Всемирной сетью университетов.