Mówi: | Nayeong Kim |
Firma: | Wydział Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej, Uniwersytet Illinois w Urbana-Champaign |
Nowy system oczyszczania wody może być ratunkiem dla regionów dotkniętych niedoborami wody pitnej. Rozwiązanie ma być ekonomiczne i energooszczędne
Na Uniwersytecie Illinois opracowana została innowacyjna metoda chemicznego uzdatniania wody pitnej. Dzięki niej można nie tylko skutecznie oczyszczać ścieki, ale też odsalać wodę i to przy niewielkim zużyciu energii. Naukowcy są zdania, że ich odkrycie może pomóc w uzdatnianiu wody, szczególnie w regionach, w których potrzebne jest energooszczędne i niedrogie odsalanie.
Dotychczas znane metody odsalania wody wiązały się z dużym zużyciem energii, a co za tym idzie – wysokimi kosztami. Sytuację komplikowała konieczność usunięcia z wody zanieczyszczeń i związków organicznych zagrażających zdrowiu konsumentów. Naukowcy z Uniwersytetu Illinois oparli swoją metodę na znanej, lecz kosztownej elektrodializie w udoskonalonej wersji. Wykorzystali zjawisko chemiczne zwane reakcją redoks (utleniania i redukcji), dzięki któremu można osiągnąć ten sam stopień separacji soli przy zużyciu o niemal 90 proc. energii mniej. Ze względu na niskie zapotrzebowanie na energię metoda ta może być wykorzystana w panelach słonecznych, co może mieć duże znaczenie w regionach, w których panuje gorący klimat oraz w których potrzebne jest tanie i energooszczędne uzdatnianie wody.
– Występowanie zanieczyszczeń organicznych w wodzie morskiej lub rzecznej stanowi poważne wyzwanie w kontekście wytwarzania wody pitnej za pomocą konwencjonalnych, zintegrowanych, membranowych systemów elektrochemicznych głównie ze względu na wzrost ryzyka zanieczyszczenia. Dlatego zajęliśmy się opracowaniem nowego systemu elektrodializy polimerów zależnej od reakcji redoks. W celu oczyszczania z rozmaitych związków nieorganicznych i organicznych zastąpiliśmy membrany jonowymienne efektywnymi kosztowo i skutecznymi membranami nanofiltracyjnymi. Aby użyć membran o dużej wielkości porów, stworzyliśmy rozpuszczalne w wodzie kopolimery redoksowe, dzięki którym mogą zachodzić odwracalne reakcje redoks w celu ciągłego oddzielania związków naładowanych – wyjaśnia w rozmowie z agencją Newseria Innowacje Nayeong Kim z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej i Beckman Institute na Uniwersytecie Illinois.
Dotychczasowe eksperymenty wykazały, że ta metoda może skutecznie oczyszczać ścieki i odsalać wodę. Zastąpienie drogich membran jonowymiennych, które stanowią zwykle największy koszt w elektrodializie, czyni to rozwiązanie znacznie tańszym.
– Nasz system może skutecznie oczyścić wodę z różnego rodzaju naładowanych związków: od związków jonowych, takich jak chlorki, siarczki i azotany, po związki organiczne, m.in. grupy karboksylowe i potencjalne zanieczyszczenia, takie jak PFAS [substancje per- i polifluoroalkilowe – red.] – zapewnia badaczka.
Dotychczas naukowcy testowali swoją metodę na próbkach o pojemności kilku litrów, ale chcą rozszerzyć testy na większe zbiorniki.
– Te obiecujące wyniki tworzą podstawy do zastosowań praktycznych tego rozwiązania w niedalekiej przyszłości. Ponadto, biorąc pod uwagę podobieństwa między naszymi systemami i już wprowadzonymi na rynek systemami elektrodializy, uważamy, że komercjalizacja naszego systemu może się wiązać z mniejszymi barierami niż pozostałe nowo opracowane technologie. Obecnie zajmujemy się dalszymi badaniami konstrukcji modułowych i możliwości stosowania naszego systemu na szeroką skalę, więc oczekujemy wdrożenia naszego systemu w bardzo niedługim czasie – zapowiada Nayeong Kim.
Problem z dostępem do wody pitnej nie dotyczy jedynie najbiedniejszych krajów świata. Według szacunków ONZ w ciągu najbliższej dekady dostępność czystej i bezpiecznej wody pitnej może spaść o 40 proc. Do 2050 roku zapotrzebowanie na wodę wzrośnie dwukrotnie, a ponad połowa światowej populacji będzie zagrożona jej deficytem.
– Niedobór wody, szczególnie pitnej, stał się poważnym problemem globalnym. Połączenie takich czynników jak wzrost liczby ludności, rozwój gospodarczy i zmiany zwyczajów żywieniowych w kierunku zwiększonego spożycia produktów pochodzenia zwierzęcego doprowadziło do ciągłego wzrostu zapotrzebowania na wodę i w konsekwencji do nadwerężenia zasobów wody. Na podstawie kilku źródeł danych statystycznych 2/3 populacji na świecie doświadcza obecnie poważnych niedoborów wody przez co najmniej miesiąc w skali roku, a około 500 mln osób mierzy się z niedoborem wody przez cały rok. W wielu zbiornikach wodnych zlokalizowanych na obszarach stepowych w Azji i na Bliskim Wschodzie obserwuje się gwałtowny spadek poziomu wody gruntowej – mówi badaczka z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign.
Niedawno, w związku ze spadającym poziomem wód gruntowych, w obliczu problemów z niedoborem wody pitnej stanęły Berlin i Brandenburgia, które rozważają odsalanie wody z Morza Bałtyckiego.
Czytaj także
- 2024-12-12: Powodzie, susze i zanieczyszczenie rzek to największe zagrożenia wodne dla Polski. Brakuje specjalistów w tej dziedzinie
- 2024-11-05: Piotr Zelt: Od dawna weryfikuję swoje nawyki. Gonię też wszystkich z mojego otoczenia, żeby oszczędzali wodę i porządnie segregowali śmieci
- 2024-09-13: Przez betonozę miasta coraz częściej zmagają się ze skutkami powodzi błyskawicznych. Rozwiązaniem jest zwiększanie terenów zielonych
- 2024-09-06: Polska kolejny rok z rzędu boryka się z suszą. Problemy mają rolnicy w 13 województwach
- 2024-07-03: Firmy budowlane wyczekują na harmonogram największych krajowych inwestycji. Problemem mogą być terminy i brak rąk do pracy
- 2024-07-19: Nie tylko Zielony, ale też Niebieski Ład. UE intensyfikuje wysiłki na rzecz ochrony zasobów wodnych
- 2024-04-24: 72 proc. firm IT planuje podwyżki. W branży wciąż ogromna jest różnica w wynagrodzeniach kobiet i mężczyzn
- 2024-04-15: Piotr Zelt: Zmiany klimatyczne nabrały już gigantycznego rozpędu. Na każdym kroku trzeba pamiętać o segregacji śmieci, oszczędzaniu wody i recyklingu ubrań
- 2024-02-22: Niedopałki papierosów powodują co roku 20 mld dol. strat w ekosystemach wodnych. Potrzeba większej odpowiedzialności branży tytoniowej za ten problem
- 2024-01-25: Kobiet w branży technologii i IT wciąż za mało. Ich aktywizacja mogłaby zapewnić spore korzyści im samym, firmom i gospodarce
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Polityka
Zmieniają się zagrożenia dla polskiej gospodarki. Ekonomiści boją się skutków szybkiego zadłużania się rządu i napięć geopolitycznych
Groźba eskalacji napięć geopolitycznych w Ukrainie, na Bliskim Wschodzie i na Tajwanie, wielka niewiadoma związana z polityką przyszłego prezydenta Stanów Zjednoczonych Donalda Trumpa, planującego wprowadzenie ceł na towary z Chin, Kanady, Meksyku i Unii Europejskiej, oraz niepokojąco szybko rosnący dług publiczny polskiego państwa to czynniki, które najmocniej niepokoją ekonomistów. Na plan dalszy zeszła natomiast wysoka inflacja, która dotychczas budziła największe obawy.
Infrastruktura
Ustawa o ochronie ludności i obronie cywilnej wchodzi w życie. Najważniejszym zadaniem przygotowanie społeczeństwa na zagrożenia
1 stycznia weszła w życie większość zapisów ustawy o ochronie ludności i obronie cywilnej. MSWiA i MON, autorzy przepisów, podkreślają, że pozwolą one stworzyć nowy system reagowania na różnego typu zagrożenia w czasie pokoju i wojny. Legislacja to jednak pierwszy etap tego procesu, który teraz wymaga wysiłków w praktyce, również w obszarze edukacji społeczeństwa. Kwestie ochrony ludności i obrony cywilnej mają być jednym z priorytetów polskiej prezydencji w UE w obszarze spraw wewnętrznych.
Prawo
Hazard coraz poważniejszym problemem dla zdrowia publicznego. Najbardziej zagrożone są dzieci
Z badania Komisji Zdrowia Publicznego „Lancet” ds. hazardu wynika, że na całym świecie stanowi on większe zagrożenie dla zdrowia publicznego, niż do tej pory sądzono. Jego szybki rozwój za pośrednictwem telefonów komórkowych i internetu sprawia, że kasyno można mieć dziś w kieszeni, dlatego zdaniem naukowców należy go traktować podobnie jak tytoń i alkohol. Zaburzenia związane z hazardem dotykają niemal 16 proc. dorosłych korzystających z kasyn online lub automatów, coraz częściej narażone są na nie także dzieci.
Partner serwisu
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.