Newsy

Nowy system oczyszczania wody może być ratunkiem dla regionów dotkniętych niedoborami wody pitnej. Rozwiązanie ma być ekonomiczne i energooszczędne

2023-09-01  |  06:00
Mówi:Nayeong Kim
Firma:Wydział Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej, Uniwersytet Illinois w Urbana-Champaign
  • MP4
  • 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

    Kalendarium

    Więcej ważnych informacji

    Jedynka Newserii

    Jedynka Newserii

    Bankowość

    Ponad 70 proc. budynków w Polsce wymaga gruntownej modernizacji. 1 mln zł trafi na granty na innowacje w tym obszarze

    Ograniczenie zużycia energii w budynkach to jeden z najbardziej efektywnych ekonomicznie sposobów redukcji emisji dwutlenku węgla. Tymczasem w Unii Europejskiej zdecydowana większość budynków mieszkalnych wymaga poprawy efektywności energetycznej. Innowacji, które mają w tym pomóc, poszukuje ING Bank Śląski w piątej edycji swojego Programu Grantowego dla start-upów i młodych naukowców. Najlepsi mogą liczyć na zastrzyk finansowania z przeznaczeniem na rozwój i komercjalizację swojego pomysłu. Budżet Programu Grantowego ING to 1 mln zł w każdej edycji.

    Infrastruktura

    Branża infrastrukturalna szykuje się na inwestycyjny boom. Projektanci i inżynierowie wskazują na szereg wyzwań w kolejnych latach

    W kolejnych latach w polskiej gospodarce ma być odczuwalne przyspieszenie realizacji inwestycji infrastrukturalnych. Ma to związek z finansową perspektywą unijną na lata 2021–2027 i odblokowaniem środków z KPO. To inwestycje planowane na dziesiątki albo nawet na setki lat, a w dyskusji dotyczącej takich projektów często pomijana jest rola projektantów i inżynierów. Przedstawiciele tych zawodów wskazują na szereg wyzwań, które będą rzutować na planowanie i realizowanie wielkich projektów infrastrukturalnych. Do najważniejszych zaliczają się m.in. relacje z zamawiającymi, coraz mniejsza dostępność kadr, konieczność inwestowania w nowe, cyfrowe technologie oraz unijne regulacje dotyczące zrównoważonego rozwoju w branży budowlanej.

    Konsument

    Techniki genomowe mogą zrewolucjonizować europejskie rolnictwo i uodpornić je na zmiany klimatu. UE pracuje nad nowymi ramami prawnymi

    Techniki genomowe (NTG) pozwalają uzyskiwać rośliny o większej odporności na susze i choroby, a ich hodowla wymaga mniej nawozów i pestycydów. Komisja Europejska wskazuje, że NTG to innowacja, która może m.in. zwiększyć odporność systemu żywnościowego na zmiany klimatu. W tej chwili wszystkie rośliny uzyskane w ten sposób podlegają tym samym, mocno wyśrubowanym zasadom, co GMO. Dlatego w ub.r. KE zaproponowała nowe rozporządzenie dotyczące roślin uzyskiwanych za pomocą technik genomowych. W lutym br. przychylił się do niego Parlament UE, co otworzyło drogę do rozpoczęcia negocjacji z rządami państw UE w Radzie. Wątpliwości wielu państw członkowskich, również Polski, budzi kwestia patentów NGT pozostających w rękach globalnych koncernów, które mogłyby zaszkodzić pozycji europejskich hodowców.

    Partner serwisu

    Instytut Monitorowania Mediów

    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.