ウォータールー大学の研究者は、主に太陽による蒸発プロセスを利用して海水から飲料水を生成するエネルギー効率の高い装置を設計しました。

淡水化は多くの沿岸地域にとって重要であり、島国へのアクセスを提供する淡水、急速な人口増加と世界的な水消費量の増加による水不足の懸念を考慮して。

世界中で約 22 億人がアクセスできませんきれいな水、国連の2024年世界水開発報告書によると、真水を生成するための新しい技術の緊急の必要性を強調しています。

現在の淡水化システムは、海水を膜を通して汲み上げて水から塩を分離しますが、このプロセスはエネルギーを大量に消費し、塩はしばしば膜に蓄積します。デバイスの表面、障害物水の流れそして効率が低下します。その結果、これらのシステムは頻繁なメンテナンスが必要となり、継続的に稼働できなくなります。

この問題を解決するために、ウォータールーの研究者たちは自然の水循環からインスピレーションを得て、樹木がどのように根から葉まで水を運ぶかを反映する装置を作成しました。新しい技術により、大規模なメンテナンスを必要とせずに水を継続的に脱塩できます。研究というのは、出版されたでネイチャーコミュニケーションズ。

ウォータールー大学化学工学部教授のマイケル・タム博士は、「私たちのインスピレーションは、自然がどのように維持されるのか、そして環境中で水がどのように蒸発し凝縮するのかを観察することから来ています」と語った。

「私たちが設計したシステムは、水を蒸発させ、地表に輸送し、閉じたサイクルで凝縮させ、装置の効率を低下させる塩分の蓄積を効果的に防ぎます。」

この装置は太陽光発電も搭載しており、太陽光の約 93% をエネルギーに変換でき、これは現在の淡水化システムよりも 5 倍優れています。また、1平方メートルあたり約20リットルの真水を生産することもできます。これは、世界保健機関が基本的な飲料水と衛生のために各人が毎日必要とする量と同じ量です。

博士号を含む研究チームは、学生のEva Wang氏とWeinan Zhao氏は、導電性ポリマーでコーティングされたニッケルフォームと熱応答性花粉粒子を使用してこの装置を作成した。

この材料は、太陽放射スペクトル全体にわたって太陽光を吸収し、太陽のエネルギーを熱に変換します。ポリマー上の塩水の薄い層は、水が木の毛細管を通って自然に移動するのと同じように、加熱されて上方に輸送されます。

水が蒸発すると、プールの逆洗システムのように、残った塩分が装置の最下層に移動し、潜在的な水の詰まりを防ぎ、継続的な動作を保証します。

ウォータールー大学化学工学部教授の Yuning Li 博士は、研究チームが太陽エネルギーこのプロジェクトでは、ソーラーテスターを使用してデバイスの集光特性を測定しました。

「この新しい装置は効率的であるだけでなく、持ち運びも容易であり、真水へのアクセスが制限されている僻地での使用に最適です」とリー氏は述べた。「この技術は、新たな水危機に対する持続可能な解決策を提供します。」

今後、ウォータールーの研究者らは、海上に配備して技術を大規模にテストできる装置のプロトタイプを構築する予定だ。

「テストが成功したと証明されれば、この技術は沿岸地域に淡水を持続的に供給でき、国連の持続可能な開発目標3、6、10、12を前進させることができる」とタム氏は述べた。