Wanneer de zon het zeewater zuiver maakt. In een mondiale context waarin de waternoodtoestand steeds urgenter wordt, komt er een innovatie op gang die voorbestemd is om de toekomst van zonne-ontzilting te veranderen. Een team onderzoekers van het Ulsan National Institute of Science & Technology (UNIST) in Zuid-Korea heeft een apparaat ontwikkeld dat zeewater kan omzetten in drinkbaar water met behulp van uitsluitend zonne-energie, zonder dat er elektriciteit nodig is.
Dankzij het gebruik van geavanceerde materialen en een ingenieus ontwerp kan het systeem tot 3,4 liter drinkwater per uur produceren, wat een keerpunt betekent in de strijd tegen het wereldwijde watertekort.
Hoe het nieuwe systeem werkt
Het technologische hart van dit apparaat is een perovskietmateriaal, La₀.₇Sr₀.₃MnO₃, dat zonlicht uiterst efficiënt in warmte kan omzetten. De operatie is gebaseerd op de vorming van intra-band vangtoestanden, die de niet-stralingsrecombinatie van foto-geëxciteerde elektronen en gaten vergemakkelijken, waardoor de thermische opbrengst van het proces aanzienlijk wordt verhoogd.
Een van de belangrijkste obstakels voor het wijdverbreide gebruik van ontzilting door zonne-energie is de ophoping van zout, dat zich vaak op het oppervlak van fotothermische materialen vormt, waardoor de efficiëntie ervan afneemt en de onderhoudskosten stijgen. Het Koreaanse team heeft dit probleem op briljante wijze overwonnen met een unidirectionele stromingsconfiguratie, die de vorming van een zoutgradiënt induceert. Op deze manier wordt het zout naar de randen van het fotothermische materiaal geduwd, waardoor verstopping van het actieve oppervlak wordt vermeden.
Deze technische oplossing verbetert niet alleen de algehele prestaties, maar garandeert ook een grotere duurzaamheid van het systeem, waardoor schoonmaak- of vervangingsinterventies tot een minimum worden beperkt.
3,4 liter/uur en weerstand, zelfs in geconcentreerde brakke oplossingen
Het bij UNIST ontwikkelde systeem behaalde een verdampingssnelheid van 3,4 kg/m²/uur, wat overeenkomt met ongeveer 3,4 liter drinkwater per uur onder standaard zonlichtomstandigheden. Dit is een aanzienlijk hogere prestatie dan de gemiddelde waarden die tot nu toe zijn behaald met andere vergelijkbare apparaten, die tussen 0,3 en 0,4 kg/m²/u liggen.
De uitgevoerde tests bevestigden de hoge weerstand van het apparaat, dat twee weken lang stabiel kan functioneren, zelfs in zoutoplossingen met 20% zout, een veel hogere concentratie dan die van traditioneel zeewater.
Volgens Dr. Saurav Chaule, hoofdauteur van het onderzoek, maakt het omgekeerde L-vormige verdamperontwerp niet alleen efficiënte ontzilting mogelijk, maar kan het ook worden gebruikt voor duurzame toepassingen voor het terugwinnen van hulpbronnen, zoals zoutwinning in gecontroleerde omgevingen.
Het nieuwe systeem vertegenwoordigt een concrete, economische en gemakkelijk schaalbare oplossing om een van de meest urgente uitdagingen van onze tijd aan te pakken: het tekort aan drinkwater. Het apparaat werkt zonder elektriciteit en zou tegen lage kosten gemaakt kunnen worden, waardoor het zelfs geschikt is voor geïsoleerde of zich ontwikkelende gemeenschappen.
Professor Ji-Hyun Jang, een van de hoofdonderzoekers van het project, benadrukte het belang van de integratie van innovatief structureel ontwerp en geavanceerde materialen om hoogwaardige fotothermische apparaten te realiseren. Het doel voor de toekomst is om grotere modules te ontwikkelen, bestaande uit meerdere verdampers met dezelfde omgekeerde L-vorm, om de efficiëntie verder te verhogen en grotere gebieden te bestrijken.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
