Ученый из навоза сделал фильтр для опреснения воды
Доцент кафедры машиностроения и промышленной инженерии Северо-Восточного университета И Чжэн посетил летом местную молочную ферму и вдохновился новой идеей, как использовать навоз. Коровы и лошади были повсюду и навоза естественно было предостаточно.
Чжэн всегда ищет идеи, как создать что-то функциональное из натуральных материалов. Он еще не был уверен, какой полезный предмет он сможет сделать из навоза, но был почти уверен, что этот материал многообещающий. И в сырье для новой идеи не было бы недостатка. Поэтому профессор попросил фермера принести ведро с навозом в лабораторию.
Фермер сделал это «бесплатно», — вспоминает Чжэн.
В то же время Чжэн ломал голову над глобальной проблемой: нехваткой питьевой воды. По данным ЮНИСЕФ, около 1,42 миллиарда человек живут в районах с высокой или чрезвычайно высокой нехватки воды.
В качестве возможного решения инженеры работали над разработкой способов превратить морскую воду в пресную. Они придумали некоторые инструменты для удаления всей соли в процессе, называемом опреснением. В системах опреснения обычно используется тонкая пленка, которая служит фильтром, вытягивающим соль из морской воды, когда она через нее испаряется.
«Но производство этого материала довольно дорогое, и сам материал не является экологически чистым», — говорит Чжэн. Кроме того, весь процесс опреснения воды требует электричества».
Чжэн подумал, почему мы не можем просто использовать солнечный свет для опреснения воды?
Его видение состояло не в том, чтобы установить несколько солнечных панелей на опреснительных установках. Он хотел разработать фильтр, который будет помещен в морскую воду на открытом воздухе и активирован солнечным светом. Электричество тогда не потребуется. Вот тут и пригодится навоз.
Когда Чжэн принес зловонное ведро в свою лабораторию, он и его команда решили нагреть его до 1700 градусов по Цельсию, чтобы убить все бактерии в навозе. Сделав это, исследователи обнаружили, что получили порошкообразную форму углерода. Они использовали этот черный порошок, чтобы сделать пену, которую они превратили в хорошо впитывающий материал, который плавает на поверхности воды. Под воздействием солнечного света вода под черным материалом превращалась в пар и проходила сквозь него.
У Чжэна было предчувствие, что этот процесс будет хорошим опреснителем, поэтому он собрал немного океанской воды, чтобы проверить это. Действительно, когда пар из соленой воды, прошедший через фильтр на основе навоза, конденсировался обратно в воду, он был удивительно свежим.
Полученная вода была настолько свежей, — говорит ученый, — что концентрация натрия в ней была значительно ниже, чем стандарты, установленные Агентством по охране окружающей среды США для питьевой воды.
Навоз — не единственный природный материал, который Чжэн и его команда используют для опреснения морской воды на солнце. Другие материалы, которые они использовали для изготовления угольного фильтра, работающего от солнечной энергии, включали листья деревьев, чернила каракатиц, панцири крабов и омаров, гнезда шершней и отходы офисной бумаги. Их подход описан в серии недавних публикаций в журналах Cell Reports Physical Science, ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Omega, Nanoscale и Journal of Materials Chemistry A.
«Используемые нами материалы полностью натуральные и экологически безопасные», — говорит исследователь. «Этот натуральный материал хорошо себя зарекомендовал, он недорог, его легко получить и легко производить».
Это означает, что эта технология может дать местным сообществам возможность создавать свои собственные системы опреснения, что может иметь важное значение к справедливому доступу к питьевой воде во всем мире.
«Вы не можете просто установить завод по производству нанотехнологий в местной деревне или городе, но люди могут просто собрать навоз с местной фермы и легко его сжечь».
Также читайте: Прошли испытания технологии удаляющей загрязняющие вещества из навоза
Источник: Северо-Восточный университет
фото: Алисса Стоун / Северо-Восточный университет
